DE69033356T2

DE69033356T2 - Gerät für magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe

Info

Publication number: DE69033356T2
Application number: DE69033356T
Authority: DE
Inventors: Seiji Kishikawa; Nobuzumi Kurihara; Kazuo Mori; Masato Nagasawa; Masami Tomita; Eiji Yokoyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1990-12-06
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2010-12-07
Also published as: EP0431936A1; DE69033356D1; US5725168A; EP0431936B1; JPH04175082A; US5947402A; JP2694047B2; SG47481A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät für magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe und in mehr besonderer Weise ein Hochgeschwindigkeits-Wiedergabesystem, ein Nachführsteuersystem und ein Bandspannungssteuersystem für einen Videobandrekorder (nachstehend als "VTR" bezeichnet) eines Schrägspurabtastsystems.
In einem herkömmlichen Nachführautomatik-Wiedergabegerät in einem VTR eines Schrägspurabtastsystems ist ein Videosignalwiedergabe-Magnetkopf im allgemeinen auf einem elektromechanischen Wandlerelement (nachstehend als "Kopfstellelement" bezeichnet) angeordnet. Zum Zeitpunkt der Wiedergabe wird das Kopfstellelement rechtwinklig zu der Verlaufsrichtung einer Aufzeichnungsspur angetrieben, wobei der Magnetkopf der automatischen Nachführsteuerung unterliegt, um zu verhindern, daß der Magnetkopf die Aufzeichnungsspur verläßt.
Verschiedene Verfahren sind vorgeschlagen worden und bereits zum praktischen Einsatz gelangt, darunter ein Verfahren, das es dem auf dem Kopfstellelement angeordneten Magnetkopf ermöglicht, der Aufzeichnungsspur automatisch zu folgen, welches als ein Nachführautomatik-Steuerverfahren bezeichnet wird.
Z. B. sind mehrere Arten (z. B. vier Arten) von Leitsignalen zum Nachführen niedriger Frequenzen in einem Band, anders als ein Videosignalband, mit einem Videosignal überlappt, und separate Leitsignale sind auf angrenzenden mehreren (vier) Spuren aufgezeichnet, wie als ein 8-mm-VTR-Format bekannt ist. In diesem Leitsystem wird ein Nachführfehlersignal als ein Unterschied in einem Nebensprechpegel zwischen der linken und der rechten Spur zum Zeitpunkt der Wiedergabe erfaßt.
In einem Wobbelsystem, welches in dem von Ampex hergestellten 1-Zoll-VTR, dem von Sony Corporation hergestellten D-2- Format-Digital-VTR DVR-10 und dergleichen zum praktischen Einsatz gelangt ist, wird der Magnetkopf in der Richtung der Spurbreite mit einer konstanten Frequenz, welche als eine Wobbelfrequenz bezeichnet ist, zwangsweise in winzige Schwingungen versetzt. Das Wiedergabe-Hüllkurvensignal vom Magnetkopf wird bei der Wobbelfrequenz synchron erfaßt, wobei ein Nachführfehlersignal erfaßt wird.
In einem Spitzensystem, welches in dem VHS-VTR NV-10000, hergestellt von Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., dem VHS-VTR F75, hergestellt von Mitsubishi Electric Corp. und dergleichen zur praktischen Anwendung gelangt ist, wird das Wiedergabe-Hüllkurvensignal vom Magnetkopf einer Abtast- und Halteschaltung in dem Mittelabschnitt des gelesenen Felds zugeführt. Die an das Stellelement angelegte Spannung oder die Drehphase des Bandantriebsmotors wird dann um einen Schritt verändert (z. B. erhöht), und der Hüllkurvenpegel des nächsten Rahmens wird mit dem Wert des vorstehend beschriebenen Abtast- und Haltewerts verglichen. Diese Operationsfolge wird wiederholt, bis der Hüllkurvenpegel des nächsten Rahmens kleiner wird. Wenn der Hüllkurvenpegel des nächsten Rahmens kleiner wird, erfolgt die Umkehrung der Richtung der angelegten Spannung, und der Hüllkurvenpegel des Wiedergabesignals wird zu dem Maximalwert aufwärtskonvergiert.
In einem herkömmlichen Nachführautomatik-Wiedergabegerät wird ein Nachführfehler durch die vorstehend beschriebenen verschiedenen Nachführfehler-Erfassungsverfahren erfaßt, und der erfaßte Nachführfehler wird zu dem Kopfstellelement zurückgeführt, welches in der Drehtrommel angeordnet ist.
Ein solcher bewegbarer Kopf wird nicht nur für die dynamische Spurnachführsteuerung (nachstehend als "DTF" bezeich net) zum Korrigieren eines Nachführfehlers während der Wiedergabe mit Normalgeschwindigkeit verwendet, sondern wird häufig auch zum Zeitpunkt der Qualitätswiedergabe (Hochgeschwindigkeitswiedergabe, Zeitlupen-Wiedergabe und Standbild-Wiedergabe) eingesetzt.
Als ein Beispiel eines solchen bewegbaren Kopfs, der für rauschfreie Qualitätswiedergabe verwendet wird, ist das System eines bewegbaren Kopfs auf S. 41 des National Technical Report, Band 28, Nr. 3, Juni 1982 in Fig. 60 schematisch gezeigt.
Zur kurzen Erläuterung des Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabeverfahrens unter Verwendung dieses Standes der Technik zeigt Fig. 61 das Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe-Servosystem. In Fig. 61 wird ein Drehmagnetkopf 1 durch ein Kopfstellelement 2 rechtwinklig zu der Bandlaufrichtung angetrieben. Aus dem Wiedergabe-Hüllkurvensignal vom Magnetkopf 1 wird eine Größe des Nachführfehlers durch eine Nachführfehler-Erfassungsvorrichtung 3 erfaßt, und ein Nachführfehlersignal wird ausgegeben. Ein Neigungskorrektur- Mustergenerator 4 korrigiert die Neigung des Magnetkopfs aus den Bandgeschwindigkeitsdaten, so daß der Winkel, unter welchem der Magnetkopf 1 ein Band (nicht gezeigt) abtastet, mit dem Winkel der Aufzeichnungsspur (nicht gezeigt) übereinstimmt, und erzeugt ein Nachführspurmuster für den Magnetkopf 1. Das Nachführfehlersignal von der Nachführfehler- Erfassungsvorrichtung 3 und das Neigungskorrekturmuster von dem Neigungskorrektur-Mustergenerator 4 werden durch eine Addiervorrichtung 5 addiert.
Die Operation eines herkömmlichen Systems wird nachstehend erläutert. Der Winkel, unter welchem der Magnetkopf 1 dem Band zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei Normalgeschwindigkeit (nachstehend als "Geschwindigkeit 1" bezeichnet) nachgeführt wird, ist derselbe wie der Winkel der Aufzeichnungsspur. Da jedoch zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei einer unterschiedlichen Geschwindigkeit der Winkel, unter welchem der Magnetkopf 1 dem Band nachgeführt wird, nicht mit dem Winkel der Aufzeichnungsspur übereinstimmt, wird Schieflauf (nachstehend als "Neigungsfehler" bezeichnet) erzeugt, und auf einem wiedergegebenen Bild wird ein Rauschen erzeugt.
Als ein Beispiel zeigen Fig. 72 und Fig. 73 schematisch die Beziehung zwischen dem Aufzeichnungsspurmuster auf dem Band und die Bahnen des Magnetkopfs 1, die zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei einer Geschwindigkeit, die fünfmal so hoch wie die Normalgeschwindigkeit ist (nachstehend als "Geschwindigkeit 5" bezeichnet), jeweils in der Vorwärtsrichtung und der Rückwärtsrichtung, erzeugt werden. In Fig. 72 und Fig. 73 bezeichnet das Symbol A eine Bahn des Magnetkopfs 1, die zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei der Geschwindigkeit 1 erzeugt wird, B bezeichnet eine Bahn des Magnetkopfs 1, die zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei Geschwindigkeit 5 erzeugt wird, und C bezeichnet eine Bahn des Magnetkopfs 1 die zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei Geschwindigkeit 5 in der umgekehrten Richtung erzeugt wird. Wie aus Fig. 72 und Fig. 73 deutlich wird, muß die Bahn des Magnetkopfs 1 zum Zweck der rauschfreien Wiedergabe von B oder C zu A korrigiert werden.
Fig. 74 zeigt schematisch ein Neigungsfehlermuster des Magnetkopfs 1, das zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei einer Geschwindigkeit erzeugt wird, die n-mal so hoch wie die Normalgeschwindigkeit ist (nachstehend als "Geschwindigkeit n" bezeichnet, wobei n jede gegebene reelle Zahl ist).
Es wird nun angenommen, daß ein VTR ein Bandfehlschutz- Aufzeichnungssystem aufweist, das einen Azimutfehler ausnutzt. Wird angenommen, daß T eine halbe Periode der Drehtrommel ist und tp ein Spurabstand ist, wird der Neigungsfehler, welcher zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei der Geschwindigkeit n verursacht wird, durch tp(n-1) dargestellt, wobei n eine Ganzzahl ist. Auf diese Weise wird das Neigungsfehlermuster durch eine Funktion dargestellt, welche n als einen Parameter aufweist. In anderen Worten, das Neigungsfehlermuster ändert sich abhängig von der Bandlaufgeschwindigkeit. Der in Fig. 61 gezeigte Neigungsfehlerkorrektur-Mustergenerator 4 ist so ausgelegt, um ein Neigungskor rekturmuster unter Verwendung der Bandgeschwindigkeitsdaten, wie z. B. ein Bandantrieb-FG-Signal, zu erzeugen.
Wenn das Neigungskorrekturmuster dem Kopfstellelement 2 zugeführt ist, wird die Neigung des Magnetkopfs 1 so korrigiert, um ihn parallel zu der Bahn der Aufzeichnungsspur zu bewegen, selbst zum Zeitpunkt der Wiedergabe mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit. Jedoch erzeugt das bloße Verschieben des Magnetkopfs 1 in Übereinstimmung mit dem Winkel der Aufzeichnungsspur ferner Schieflauf infolge der Linearität der Bahnen der Aufzeichnungsspur und des Magnetkopfs 1 oder der Phasenabweichung der Spur. Um eine solche Schieflage zu verhindern, ist im allgemeinen ein automatisches Nachführsteuersystem mit geschlossener Steuerschleife, welche durch die umgebende gestrichelte Linie in Fig. 60 gezeigt ist, hinzugefügt.
Alle vorstehend beschriebenen Systeme, wie z. B. das Leitsignalsystem, das Wobbelsystem und das Downhill-Verfahren können als das Steuerverfahren für das automatische Nachführsteuersystem übernommen werden, um eine hochauflösende Wiedergabe selbst zum Zeitpunkt der Erzeugung mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit zu erzielen, da es notwendig ist, daß der Magnetkopf 1 der Nichtlinearität der Aufzeichnungsspur (nachstehend als "Spurrollenº bezeichnet) folgt, ist es wünschenswert, das Leitsystem oder das Wobbelsystem zu übernehmen, welches ein verhältnismäßig breit gesteuertes Band gestattet. Da das Steuerverfahren und die Operation des automatischen Nachführsteuersystems bereits bekannt sind, wird deren ausführliche Beschreibung hier ausgelassen.
Eine herkömmliche Bandspannungssteuerung wird nachstehend erläutert.
Fig. 65 zeigt den Aufbau eines Magnetbandlaufsystem eines Videobandrekorders eines VHS-Systems als ein Gerät für magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe, welches auf S. 187 von "Introduction to Magnetic Recording Technique" von Yokoyama, herausgegeben von Sogo Denshi Shuppan-sha, beschrie ben ist. In Fig. 65 wird ein Videoband (Magnetband) von einer Abwickelspule 6 zugeführt, und die Spannung des Magnetbandlaufsystems wird durch eine Rückzugstift 7 erfaßt. Die auf dem Videoband aufgezeichneten Daten werden durch einen Vollbreite-Löschkopf 8 zeitweilig gelöscht. Das Magnetbandlaufsystem wird durch Impedanzrollen 9 und 10 stabilisiert. Eine Drehtrommel 11 weist einen Oberzylinder 12 und einen Unterzylinder 13 auf. Das Audiosignal auf der Linearspur des Videobands wird durch einen Audiolöschkopf 15 gelöscht, und danach werden ein Audio- und ein Steuerimpuls durch einen Audiosteuerkopf 16 auf der Linearspur aufgezeichnet. Eine Andruckrolle 18 ist so angeordnet, um eine Bandantriebswelle 17 und ein Videoband mit einer gleichbleibenden Druckkraft zu klemmen. Die Bandantriebswelle 17 ist in Gegenüberlage der Andruckrolle 18, um die Abweichung der Bahn des Videokopfs von der Videospur auf dem Videoband durch Verursachen der Bewegung des Videobands zu steuern. Eine Aufwickelspule 19 ist angeordnet, um das Videoband aufzuwickeln.
Fig. 66 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen Spannungssteuermechanismus (Spannungsservomechanismus). In Fig. 66 wird die Drehung der Abwickelspule 6 durch eine Nabenbremse 20 unterdrückt. Die Spannung des Magnetbandlaufsystems wird durch einen Spannungssteuerarm 21 erfaßt. Die Kraft proportional zu der Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms 21 wird durch eine Feder 22 an die Nabenbremse 20, wobei die Feder 22 in der Lage ist, die Kraft zu verändern, welche an den Spannungssteuerarm 21 angelegt ist. Ein Spannungsjustierhebel 23 zum Justieren der Bezugsspannung des Spannungssteuermechanismus ist mit der Feder 22 verbunden.
Die Operation des herkömmlichen Spannungssteuermechanismus wird nachstehend erläutert.
Das Videoband, das von der Abwickelspule 6 zugeführt ist, wird zwischen der Andruckrolle 18 und der Bandantriebswelle 17 geklemmt und durch die Drehung der Bandantriebswelle 17 transportiert. Danach wird das Videoband auf der Aufwickelspule 19 aufgewickelt. Während dieser Zeitdauer ist es not wendig, daß die Spannung des Magnetbandlaufsystems auf einen gleichbleibenden Wert gesteuert wird, so daß die Abstände zwischen dem Videoband und dem Vollbreite-Löschkopf 8, dem Videokopf 14, dem Audiolöschkopf 15, dem Audiosteuerkopf 16 und dergleichen optimal sind. Es ist überflüssig zu sagen, daß in dem Fall, wenn die Spannung des Magnetbandlaufsystems vergrößert ist, die Abstände zwischen den Köpfen und dem Band verkleinert sind, so daß die Hochfrequenzeigenschaften des Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems verbessert sind, aber der Abrieb des Bands zunimmt und die Lebensdauer des Geräts noch in dem Zustand der Wiedergabe für kontinuierliche Wiedergabe derselben Spur verschlechtert wird. Außerdem nimmt der Verschleiß des Kopfs zu. Wenn andererseits die Spannung des Magnetbandlaufsystems vermindert ist, werden die Hochfrequenzeigenschaften des Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems verschlechtert, da die Abstände zwischen den Köpfen und dem Band vergrößert sind. Als eine Gegenmaßnahme wird ein herkömmlicher VTR mit einem Spannungssteuermechanismus ausgestattet, wie z. B. in Fig. 66 gezeigt. Wenn z. B. in Fig. 66 die Spannung des Magnetbandlaufsystems erhöht ist, wird die Feder 22 gedehnt, da das Gleichgewicht zwischen dem Spannungssteuerarm 21 und der Feder 22 gestört ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Nabenbremse 20 gelöst, und die Drehung der Abwickelspule 6 wird freigegeben, wodurch die Zuführmenge des Videobands zunimmt. Demzufolge wird die Spannung des Magnetbandlaufsystems mit der ursprünglichen Spannung wiederhergestellt. Auf diese Weise wird die Spannung des Magnetbandlaufsystems gleichbleibend gehalten.
In einem Fernsehgerät mit hoher Auflösung oder einem Digital-VTR hoher Auflösung zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe eines Videosignals und eines Tonsignals ist das Verfahren der Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Auflösung mit hochgenauer DTF-Steuerung wesentlich, um die Langzeitaufzeichnung auf einem Kassettenband mit einer begrenzten Größe zu ermöglichen, da die aufgezeichnete Datenmenge wesentlich erhöht ist.
In einem DTF-Gerät in einem herkömmlichen VTR ist die DTF- Steuerkapazität durch das Leistungsvermögen des Kopfstellelements zum Bewegen des bewegbaren Kopfs bestimmt, da die Einrichtung zur Nachführfehlerkorrektur bloß ein bewegbarer Kopf ist.
Als das Kopfstellelement 2, welches im allgemeinen für die DTF-Steuerung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit verwendet wird, erfolgt die Auswahl eines, welches keine Phasenverschiebung bis zu einer vergleichsweise hohen Frequenz aufweist, z. B. bis zu etwa 1 kHz bis mehreren kHz, auf Grund dessen guter Steuerkapazität. Das Kopfstellelement 2, welches bis zu einer hohen Frequenz keine Phasenverschiebung verursacht, muß eine mechanische Eigenschaft aufweisen, welche bis zu einer hohen Frequenz nicht in Resonanz gelangt. Die primäre mechanische Resonanzfrequenz eines allgemeinen Stellelements wird durch Teilen der Wurzel des Quotienten, der durch Teilen der Federkonstanten des Stellelements durch die Masse des bewegbaren Abschnitts des Stellelements durch 2π erzielt. Eine hohe Primärresonanzfrequenz wird daher entweder durch Verringern der Masse des bewegbaren Abschnitts des Stellelements oder durch Erhöhen der Federkonstante des Stellelements erzielt.
Wie vorstehend beschrieben, wird ein bewegbarer Kopf im allgemeinen nicht nur für die DTF-Steuerung zum Zeitpunkt der Wiedergabe bei normaler Geschwindigkeit verwendet, sondern wird auch häufig zum Zeitpunkt der bestmöglichen Wiedergabe verwendet. In einem rauschfreien Hochgeschwindigkeits-Wiedergabegerät in einem herkömmlichen VTR wird der Nachführfehler durch Bewegen des Magnetkopfs in der Richtung der Breite der Aufzeichnungsspur des Kopfstellelements korrigiert. Die Größe des Nachführfehlers, welche korrigierbar ist, wird daher auf den Bereich begrenzt, in welchem das Kopfstellelement zum Antreiben des Magnetkopfs bewegbar ist, vorzugsweise so weit als möglich. In einem herkömmlichen Aufbau muß das Kopfstellelement jedoch in der Drehtrommel angeordnet werden, wobei deren Außendurchmesser durch den Standard bestimmt ist, so daß ein Kopfstellelement geringer Größe natürlich erforderlich ist.
Um eine solche Forderung zu erfüllen, sind ein piezoelektrisches Element, das zwei verklebte piezoelektrische Folien aufweist (nachstehend als "Zweielementkristall" bezeichnet), eine Laminiertype des piezoelektrischen Elements mit einem Verschiebungsvergrößerungsmechanismus, wie z. B. ein Hebel und eine Knickfeder, der daran angeordnet ist, und eine Drehspule, die durch eine Feder getragen wird und in einem magnetischen Kreis gedreht wird (nachstehend als "elektromagnetisches Stellelement" bezeichnet) als ein Kopfstellelement geringer Größe vorgeschlagen worden, welches einen weiten bewegbaren Bereich aufweist, und einige von diesen sind zum praktischen Einsatz gelangt.
Die Einsatzfälle dieser Kopfstellelemente für die DTF- Steuerung und rauschfreie Hochgeschwindigkeitswiedergabe werden nachstehend erläutert.
Erstens wird angenommen, daß ein Zweielementkristall als ein Kopfstellelement verwendet wird. Ein Zweielementkristall ist unter den piezoelektrischen Elementen als ein Element bekannt, welches eine große Amplitude für die Ansteuerspannung aufweist. Die Verschiebungsmenge ξ eines Zweielementkristalls wird durch die folgende Gleichung dargestellt.
ξ = d&sub3;&sub1; · V · l² / t² · sk · R
wobei ξ: Verschiebung, V: angelegte Spannung, d&sub3;&sub1;: piezoelektrische Konstante, l: wirksame Länge, t: Dicke der einen Folie des piezoelektrischen Elements, Sk: Elektrodenkoeffizient (0,94-0,95), R: Verlustfaktor (0,9).
Die piezoelektrische Konstante d&sub3;&sub1; ist eine Funktion der angelegten Spannung V, und wenn V groß ist, wird d&sub3;&sub1; ebenfalls groß. Sk und K sind Konstante, welche durch den Aufbau des Zweielementkristalls bestimmt sind.
Somit wird deutlich, daß die Verschiebungsmenge ξ des Zweielementkristalls durch verschiedene Faktoren bestimmt ist.
Um die primäre mechanische Resonanzfrequenz eines Zweielementkristalls für die DTF-Steuerung zu erhöhen, ist es notwendig, die Dicke t einer Schicht des Piezoelements zu vergrößern und die wirksame Länge 1 zu verringern. In anderen Worten, es ist notwendig 1/t zu verringern. Wenn jedoch 1/t verringert ist, wird jedoch die Verschiebungsmenge ξ des Zweielementkristalls ebenfalls im Quadrat von 1/t verringert, was nachteilig für den Zweielementkristall für die qualitativ hochwertige Hochgeschwindigkeitswiedergabe ist, die eine große Amplitude erfordert. D. h., ein Zweielementkristall für die DTF-Steuerung und ein Zweielementkristall für die qualitativ hochwertige Hochgeschwindigkeitswiedergabe weisen entgegengesetzte Anforderungen auf. In den meisten Fällen ist das System eines Zweielementkristalls so zusammengesetzt, daß mehr Wert auf entweder die DTF-Steuerung oder die qualitativ hochwertige Hochgeschwindigkeitswiedergabe gelegt wird.
Z. B. bei einem Bandformat mit einem großen seitlichen Spurabstand, wie z. B. den Bändern eines verbreitet verwendeten VTR des VHS-Systems und β-Systems und eines 8-mm-Bands, wird das Kopfstellelement hauptsächlich für die qualitativ hochwertige Hochgeschwindigkeitswiedergabe gelegt, wie es in dem Stand der Technik der Fall ist, da die DTF-Steuerung mit einer vergleichbaren Genauigkeit nicht erforderlich ist.
In diesem Fall wird ein Kopfstellelement mit einer großen piezoelektrischen Konstanten d&sub3;&sub1; ausgewählt, um eine große Amplitude und eine kleine mechanische Resonanz zu erhalten. Es ist jedoch die wirksame Länge 1 des Zweielementkristalls als Ausdruck eines Quadrats, die hauptsächlich die Verschiebungsmenge ξ beeinflußt, und je größer die wirksame Länge 1 ist, um so größer ist auch die Verschiebungsmenge ξ.
Da das Kopfstellelement in der Drehtrommel angeordnet ist, die einen begrenzten Durchmesser aufweist, wie vorstehend beschrieben, ist die wirksame Länge 1 ebenfalls begrenzt. Verschiedene Versuche sind mit maximal zunehmender wirksamer Länge 1 ausgeführt worden. Z. B. sind in Fig. 67 Köpfe 14a und 14b gezeigt, die ringförmige Zweielementkristalle 2a tragen, wie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 22285 /1980 beschrieben ist, und blattförmige Zweielementkristalle 2b und 2c, wie in Fig. 68 gezeigt, wie in dem Japanischen Patent Nr. 41130/1988 beschrieben. Wenn jedoch die Verschiebungsmenge ~ durch Verlängern der wirksamen Länge 1 in dieser Weise vergrößert wird, bleibt noch ein anderes Problem bestehen.
Fig. 69 zeigt die Beziehung zwischen der wirksamen Länge eines Zweielementkristalls und der Neigung eines Magnetkopfs. Wie aus Fig. 69 deutlich wird, vergrößert eine große Amplitude die Neigung des Kopfs, was unvermeidlich zu der Verschlechterung der Bildqualität führt.
Andererseits wird bei einem Bandformat mit einem geringen Spurabstand, wie z. B. den Bändern eines hochauflösenden VTR und eines digitalen VTR, da die DTF-Steuerung mit hoher Genauigkeit in einem breiten Frequenzband wichtig ist, ein Zweielementkristall mit einer hohen primären mechanischen Resonanzfrequenz ausgewählt, selbst auf Kosten der möglichen Geschwindigkeit bei der qualitativ hochwertigen Hochgeschwindigkeitswiedergabe.
Wie vorstehend beschrieben, ist es unmöglich, daß ein Zweielementkristall gleichzeitig beide Anforderungen der DTF- Steuerung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit und der qualitativ hochwertigen Hochgeschwindigkeitswiedergabe erfüllt.
Zweitens wird angenommen, daß eine Laminiertype des piezoelektrischen Elements mit einem daran angeordneten Verschiebungsvergrößerungsmechanismus als ein Kopfstellelement verwendet wird. Als ein Beispiel dieser Type des Kopfstellelements ist eines aufgeführt, wie es in NEC Technical Reports, Band 40, Nr. 5, Seiten 118 bis 122 (1987) beschrieben ist.
In diesem Beispiel wird durch die Verschiebung keine Neigung des Kopfs verursacht, anders als bei einem Zweielementkristall, aber da eine Laminiertype des piezoelektrischen Elements, das eine geringe Verschiebungsmenge aufweist, als ein Antriebselement verwendet wird, ist es unmöglich, eine große Verschiebungsmenge zu erhalten. Selbst wenn die Verschiebungsmenge durch einen Hebel oder eine Kippfeder wesentlich vergrößert wird, wenn das Kopfstellelement in der Drehtrommel des VTR angeordnet ist, wird die Verschiebung durch die Zentrifugalkraft des Verschiebungsvergrößerungsmechanismus beeinflußt, wodurch ein Versatz der Verschiebung verursacht wird.
Drittens wird angenommen, daß ein elektromagnetisches Stellelement als ein Kopfstellelement verwendet wird. Ein Beispiel des elektromagnetischen Stellelements ist in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 173219/1988 beschrieben. Ein elektromagnetisches Stellelement ist bekannt, daß es eine verhältnismäßig große Verschiebungsmenge im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen zwei Stellelementen aufweist. Der Aufbau eines elektromagnetischen Stellelements ist in Fig. 70 gezeigt.
In Fig. 70 wird der Kopf 14 durch eine bewegbare Spule 24 gehalten, und die bewegbare Spule 24 wird um einen Permanentmagnet 25 in einer solchen Weise getragen, um in der Axialrichtung bewegbar zu sein. Die Position des Kopfs 14 ist daher wunschgemäß durch Zuführen eines angemessenen Ansteuerstroms zu der bewegbaren Spule 24 einstellbar.
Ein solches elektromagnetisches Stellelement weist viele Vorteile auf, wenn es für die Hochgeschwindigkeitswiedergabe in hoher Qualität verwendet wird. Z. B. ist eine Ansteuerspannung von mehreren Volt ausreichend, und dabei liegt keine Hysterese oder keine Neigung des Kopfs vor. Die hohe Zuverlässigkeit ist gewährleistet. Es besteht keine zeitabhängige Verschlechterung. Da außerdem ein elektromagnetisches Stellelement kostengünstig ist, besteht Eignung für den umfassenden praktischen Einsatz des VTR. Ein allgemeines Stel lelement für Wiedergabe in bester Qualität weist jedoch eine Frequenzgangkennlinie auf, wie sie in Fig. 71 gezeigt ist. Wenn ein elektromagnetisches Stellelement für die Wiedergabe in bester Qualität verwendet wird, ist die mechanische Resonanzfrequenz niedrig, da die Federkonstante auf einen geringen Wert in bezug auf die Kraft eingestellt ist, die durch die Spule erzeugt wird, um die Verschiebungsmenge zu vergrößern. Außerdem ist es notwendig, die Antriebsspule von dem Magnetkopf durch ein bestimmtes Element ausreichend zu beabstanden, um den Einfluß des Magnetfelds zu vermeiden, das von der Antriebsspule während des Antriebs des Steilelements erzeugt wird. Da die zweite Resonanzfrequenz, die durch dieses Element verursacht wird, verhältnismäßig nahe der ersten Resonanzfrequenz vorliegt, muß das DTF-Steuersystem durch eine Kompensation außerhalb der Resonanz zum Steuern in einem niedrigen Frequenzband als die primäre Resonanzfrequenz kompensiert ausgebildet werden. D. h., da es unmöglich ist, den gesteuerten Bereich zu vergrößern, wird eine DTF-Steuerung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit nicht realisiert.
Wird die Federkonstante für die DTF-Steuerung vergrößert, ist die DTF-Steuerung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit möglich. Um jedoch ein solches Stellelement für die hochwertige Wiedergabe zu verwenden, ist es notwendig, die Kraft zu vergrößern, die durch die Antriebsspule zum Zweck des Erhalts einer Verschiebung mit einer großen Amplitude erzeugt wird. Es ist daher notwendig, einen großen Strom anzulegen, was in bezug auf die Wärmeerzeugung oder dergleichen ein Problem darstellt.
Folglich ist es auch schwierig, daß ein elektromagnetisches Stellelement ein DTF-Steuervermögen und eine Hochgeschwindigkeitswiedergabe in bester Qualität gleichzeitig aufweist.
Um die vorstehende Erläuterung zusammenzufassen: Es ist bei einem herkömmlichen Gerät unmöglich, gleichzeitig die DTF- Steuerung in einem breiten, gesteuerten Bereich, wie z. B. mehreren hundert Hertz, mit hoher Genauigkeit und rausch freier Wiedergabe bei hoher Geschwindigkeit, wie z. B. mehrere zehn Male so hoch wie die Normalgeschwindigkeit, zu realisieren.
Das Problem der Spannungssteuervorrichtung in einem herkömmlichen Gerät für magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe wird nachstehend erläutert.
Fig. 72 und Fig. 73 zeigen ein herkömmliches Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe, insbesondere eine Bandspannungssteuervorrichtung, wie sie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 56036/1989 beschrieben ist. Fig. 72 zeigt einen Aufzeichnungs- und Wiedergabezustand, und Fig. 73 zeigt einen Hochgeschwindigkeits-Bandlaufzustand.
Ein Magnetband wird aus einer Bandkassette (nicht gezeigt) und bildet einen Bandlaufpfad aus, wie er in Fig. 72 gezeigt ist. Ein Spannungshebel 28 und Arme 29 und 30 sind um ein Schwenktragelement 31 drehbar angeordnet.
Zum Zeitpunkt der Aufzeichnung und Wiedergabe wird ein Spannstift 33 mit dem Magnetband in Kontakt versetzt, und gleichzeitig wird ein Spannband 34 durch ein Gleitelement 32 mit einer Abwickelspule 35 in Kontakt gebracht, wie in Fig. 72 gezeigt ist. Das Magnetband wird durch eine Bandantriebswelle mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit einer Aufwickelspule 36 zugeführt und von der Abwickelspule 35 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Moment des Spannungshebels 28, das durch eine Feder 38 zwischen einem Spannungsfreigabehebel 37 und dem Spannungshebel 28 erzeugt ist, mit dem resultierenden Kraftmoment des Spannungshebels 28 im Gleichgewicht, erzeugt durch die Kraft, die an dem Spannstift 33 durch die Spannung zwischen Bandführungen 39 und 40 anliegt, und dem Moment, das durch die Reibungskraft zwischen dem Spannungsband 34 und der Abwickelspule 35 erzeugt ist. Die Spannung des Magnetbands wird hauptsächlich durch die Reibungskraft gesteuert, die durch das Spannband 34 an der Abwickelspule 35 anliegt.
Wenn z. B. die Bandspannung infolge einer Störung größer als der Ausgleichswert wird, wird die Bandspannung zwischen den Bandführungen 39 auf der Abwickelseite und der Bandführung 40 auf der Aufwickelseite, vom Spannstift 33 aus betrachtet, ebenfalls groß. Demzufolge wird der Spannstift 33 nach der linken Seite der in Fig. 72 gezeigten Ausgleichsposition herausgedrückt. Der Spannungshebel 28 wird dadurch um das Schwenktragelement 31 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, und gleichzeitig wird der Arm 30 ebenfalls in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht. Mit der Verringerung der Kontaktkraft zwischen dem Spannband 34 und der Abwickelspule 35 wird die Reibungskraft vermindert und folglich läßt die Spannung nach, wodurch der Spannstift 33 in die Ausgleichsposition am Ende zurückgeführt wird.
Wenn andererseits die Bandspannung infolge einer Störung kleiner als der Ausgleichswert ist, wird die Reibungskraft zwischen dem Spannband 34 und der Abwickelspule 35 groß, und demzufolge wird die Spannung erhöht, wodurch der Spannstift 33 in die Ausgleichsposition zurückgeführt wird.
Die Bandspannung wird zum Zeitpunkt der Aufzeichnung und Wiedergabe auf diese Weise gleichbleibend gehalten.
Während des Hochgeschwindigkeits-Bandlaufs wird der Spannstift 33 in eine Position bewegt, in welcher der Spannstift 33 durch das Gleitelement 32 außer Kontakt mit dem Magnetband ist. Das Spannband 33 wird in eine Position gelöst, in welcher das Spannband 33 mit der Abwickelspule 35 nicht in Kontakt ist, so daß der Spannungssteuermechanismus von dem Bandlaufsystem getrennt ist. Der Spannungssteuermechanismus ist ebenfalls von einer Bandantriebswelle 41 und einer Bandandruckrolle 42 getrennt. In dem Fall des Hochgeschwindigkeits-Bandlaufs von der Abwickelspule 35 zu der Aufwickelspule 36 wird die Aufwickelspule 36 mit einer gewünschten Drehzahl gedreht, um das Magnetband darauf aufzuwickeln, und eine gleichbleibende Belastung wird an die Abwickelspule 35 in einer Größe angelegt, welche das Entspannen des Magnetbands verhindert. Andererseits in dem Fall des Hochgeschwin digkeits-Bandlaufs von der Aufwickelspule 36 zu der Abwickelspule 35 wird die Abwickelspule 35 mit einer gewünschten Drehzahl in Drehung versetzt, um das Magnetband darauf aufzuwickeln, und eine gleichbleibende Belastung wird an die Aufwickelspule 35 in einer Größe angelegt, welche das Entspannen des Magnetbands verhindert.
In dem Bandspannungssteuermechanismus eines herkömmlichen Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird eine spezielle Bandspannungssteuerung, anders als das Anlegen einer Belastung in der Richtung, die der Bandlaufrichtung entgegengesetzt ist, während des Hochgeschwindigkeits-Bandlaufs nicht ausgeführt. Daher kann der herkömmliche Bandspannungssteuermechanismus auf eine vorübergehende Bandspannungänderung nicht reagieren, und das Band wird manchmal beschädigt oder durch eine Änderung des Kontaktzustands zwischen dem Magnetkopf und dem Band, verursacht durch eine Bandspannungsänderung, kann die Neigung zu einer Schwankung der Ausgabe eintreten, welche zu der Verschlechterung der Information führt.
Außerdem ist das Spannungssteuerband für die herkömmliche Spannungssteuervorrichtung schmal, und eine Spannungsänderung, welche durch die herkömmliche Spannungssteuervorrichtung unterdrückt werden kann, beträgt nicht mehr als mehrere Hertz. Daher ist es in einem VTR für die hochdichte Aufzeichnung und Wiedergabe, wie z. B. ein Digital-VTR, der diese Bandspannungssteuervorrichtung anwendet, unmöglich, den optimalen Abstand zwischen dem Magnetkopf und dem Magnetband gleichbleibend zu erhalten, wodurch die hochqualitative Aufzeichnung und Wiedergabe unmöglich wird.
Ein schnell ansprechender Bandtransport ist in der EP-A-0 198 639 beschrieben, auf welcher der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe zu schaffen, welches in der Lage ist, den gleichbleibenden optimalen Kon takt zwischen dem Kopf und dem Band durch eine Spannungssteuerung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit zu realisieren, wodurch die hochqualitative Aufzeichnung und Wiedergabe ermöglicht wird.
Um diese Aufgabe zu erreichen, wird ein Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils mit einem Bandzugstellelement auf der Magnetband-Auflaufseite einer Drehtrommel mit einem darauf in dem Magnetband-Laufpfad angeordneten Magnetkopf und einem Bandspannungsstellelement auf der Magnetband-Ablaufseite ausgestattet, zusätzlich zu einem herkömmlichen Kopfstellelement, welches rechtwinklig zu der Laufrichtung eines Magnetbands angetrieben wird.
Diese Bandstellelemente können differenziert betrieben werden und sind zur freien Änderung der Bandlaufgeschwindigkeit an der Kopfoberfläche in der Lage.
Die Verwendung solcher Bandstellelemente gestattet nicht nur die DTF-Steuerung und die Spannungssteuerung getrennt voneinander, sondern auch die Spurnachführung und Spannungssteuerung in einem Hochfrequenzband mit hoher Genauigkeit in Kombination mit der DTF-Steuerung und der Spannungssteuerung.
Erfindungsgemäß wird ein Gerät zur magnetischen Wiedergabe aufgezeigt, welches in der Lage ist, die Spannung eines Magnetbands zu steuern, wobei das Gerät aufweist:
- eine Bandzuführvorrichtung zum Zuführen des Magnetbands zu einer Drehtrommel, in der ein Magnetkopf angeordnet ist, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, und
- ein Bandspannungsstellelement, das auf ein Spannungseingabe-Eingangsspannungssignal anspricht, das auf der Auflaufseite der Drehtrommel angeordnet ist und eine bewegbare Spannungsrolle zum Anlegen einer steuerbaren Spannung an das Magnetband durch Kontakt des Magnetbands mit der Spannungsrolle,
dadurch gekennzeichnet, daß es ferner aufweist:
- eine Spannungsrollenposition-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Position der Spannungsrolle, und
- eine Spannungssteuerschaltung zum Aufnehmen eines Spannungseingabe-Spannungssignals und eines Ausgangssignals der Spannungsrollenposition-Erfassungsvorrichtung, um die Spannung, welche die Spannungsrolle von dem Magnetband aufnimmt, auf der Grundlage einer Eingangsspannung/Verschiebungsübertragungskennlinie, welche die Beziehung zwischen dem Spannungssignal und der Verschiebung der Spannungsrolle zeigt, elektrisch zu berechnen, und dadurch ein neues Bandspannungssignal zur Steuerung der berechneten Spannung als eine Sollspannung an das Bandspannungsstellelement auszugeben.
Das Gerät weist vorzugsweise ferner auf:
- eine Bandzugvorrichtung mit einem Paar von fest angeordneten Bandzugrollen auf der Ablaufseite der Drehtrommel zum Einführen des von der Drehtrommel gezogenen Magnetbands in eine vorbestimmte Position und einen Aufwickelspulenmotor zum Aufwickeln des Magnetbands, das von den fest angeordneten Bandzugrollen auf der Ablaufseite mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt wird, wobei
die Bandzuführvorrichtung einen Abwickelspulenmotor zum Zuführen des Magnetbands von einer Kassette mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit aufweist, und ein Paar von fest angeordneten Spannungsrollen auf der Auflaufseite der Drehtrommel zum Einführen des Magnetbands, das durch den Abwickelspulenmotor in eine vorbestimmte Position auf der Auflaufseite der Drehtrommel zugeführt ist.
Das Gerät gestattet die Wiedergabe sowohl in einem Normalgeschwindigkeits-Wiedergabemodus als auch in einem Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus und weist ferner auf:
- ein Kopfstellelement, das auf der Drehtrommel angeordnet ist, um den Magnetkopf in die Richtung der Breite einer Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband zu bewegen, und
- ein Bandzugstellelement, das auf der Ablaufseite der Drehtrommel angeordnet ist, mit einer bewegbaren Zugrolle, welche sich mit dem Drehkopf zum Zeitpunkt des Hochgeschwin digkeits-Wiedergabemodus periodisch wechselseitig synchron bewegt, um das Magnetband zu ziehen, wobei sich die bewegbare Spannungsrolle in bezug auf die bewegbare Zugrolle unterschiedlich wechselseitig bewegt.
Wahlweise kann das Gerät ferner aufweisen:
- ein Kopfstellelement, das auf der Drehtrommel angeordnet ist, um den Magnetkopf in die Richtung der Breite einer Aufzeichnungsspur des Magnetbands zu bewegen,
- ein Bandzugstellelement, das auf der Ablaufseite der Drehtrommel angeordnet ist und eine bewegbare Zugrolle zum Anlegen einer steuerbaren Spannung an das Magnetband durch Kontakt mit dem Magnetband aufweist,
- eine Zugrollenposition-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Verschiebung der bewegbaren Zugrolle,
- eine DTF-Steuervorrichtung zum Aufnehmen eines Sollspurpositionssignals und einer Ausgabe der Zugrollenposition-Erfassungsvorrichtung und Ausgeben eines Nachführsteuersignals an das Bandzugstellelement und
- eine erste Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position der bewegbaren Zugrolle und
- eine zweite Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position der bewegbaren Spannungsrolle.
Dann kann es auch eine Hochgeschwindigkeits-Steuervorrichtung zum Aufnehmen eines Drehtrommel-PG-Signals und eines FG-Signals, die von der Bandzugvorrichtung erzeugt sind und zum Zuführen eines Hochgeschwindigkeitswiedergabe-Ansteuersignals zum Bandzugstellelement, wobei
das Spannungssteuersignal und das Hochgeschwindigkeits- Wiedergabesignal auf verschiedene Weise jeweils dem Bandspannungsstellelement und dem Bandzugstellelement zugeführt werden, wobei sich die bewegbare Spannungsrolle und die bewegbare Zugrolle wechselseitig bewegen, und
die Bandlaufgeschwindigkeit bei Anwendung während des Hochgeschwindigkeitslaufs des Magnetbands aussetzend verringert wird, um Signale wiederzugeben, wenn die Bandlaufgeschwindigkeit verringert wird.
Das Bandspannungsstellelement kann in beiden Fällen synchron mit 1/m wechselseitig bewegt werden, wobei m eine Ganzzahl der Drehfrequenz der Drehtrommel zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus ist.
Auch können in beiden Fällen das Bandspannungsstellelement und das Bandzugstellelement gemäß einem Dreiecksignal, welches synchron mit 1/m der Drehfrequenz der Drehtrommel ist, unterschiedlich angetrieben werden.
Die berechnete Spannung kann gemäß dem Frequenzband geteilt werden, wobei eine Hochfrequenzkomponente einem Bandspannnungsstellelement negiert zurückgeführt wird, während eine Niederfrequenzkomponente dem Abwickelspulenmotor, der auf der Magnetband-Zuführvorrichtung angeordnet ist, negiert zurückgeführt wird.
Wenn die Hochfrequenzkomponente des Spannungsfehlersignals dem Bandspannungsstellelement negiert zurückgeführt wird und die Niederfrequenzkomponente des Spannungsfehlersignals dem Abwickelspulenmotor negiert zurückgeführt wird, so daß die berechnete Spannung mit einer voreingestellten Sollspannung übereinstimmt, ist die Spannungssteuerung in einem breiten Frequenzband möglich.
Auf diese Weise ist die Nachführsteuerung in einem breiten Frequenzband und einem breiten dynamischen Bereich mit hoher Genauigkeit in dem normalen Wiedergabemodus im Zusammenwirken mit dem Kopfstellelement möglich, das einen großen Hochfrequenzbandgewinn aufweist, und den Bandstellelementen, welche einen großen Niederfrequenzbandgewinn aufweisen. Durch diese Teilung des Frequenzbands wird die Nachführsteuerung in einem breiten Frequenzband realisiert, selbst bei einem Bandformat, welches einen geringen Spurabstand aufweist.
Die Bandstellelemente können die Bandlaufgeschwindigkeit durch die ausgleichende Wirkung des Bandzugstellelements und des Bandspannungsstellelements verändern, und die Änderung der Spannung wird durch beide Bandstellelemente unterdrückt.
Die Änderung der Spannung, die durch die elektrischen oder mechanischen Eigenschaften des Stellelements selbst oder eine Störung, wenn sich das Paar von Bandstellelementen pendelnd bewegt, verursacht ist, wird durch Rückkoppeln des Signals, das durch die Bandspannung-Berechnungsvorrichtung erzeugt ist, zu dem Bandspannungsstellelement und dem Abwickelspulenmotor unterdrückt.
Eines oder beide der Stellelemente Bandspannungsstellelement und Bandzugstellelement können aufweisen:
- eine Jochhaltevorrichtung, die auf einem VTR- Laufwerk-Grundkörper fest angeordnet ist,
- einen Permanentmagnet, der auf der Jochhaltevorrichtung fest angeordnet ist,
- eine Tragachse, die in dem Laufwerk-Grundkörper oder in der Jochhaltevorrichtung fest angeordnet ist,
- einen Arm, welcher durch die Tragachse drehbar getragen wird und an dessen Ende die bewegbare Spannungs- oder Bandzugrolle trägt, welche mit dem Magnetband in Kontakt gelangt,
- eine Erregerspule, welche an dem Arm in einer solchen Weise fest angeordnet ist, um in dem Zustand der Gegenüberlage des Permanentmagneten verschwenkbar zu sein, und
- ein Joch, das in engem Kontakt mit der Jochhaltevorrichtung und in der Nähe der Erregerspule angeordnet ist.
Die Spannungsrolle oder die Zugrolle können durch den Arm in einer solchen Weise getragen werden, daß sie in der Höhe einstellbar sind.
Einer von beiden, der Arm und das Joch, kann mit einer Lichtabstrahlvorrichtung versehen sein und der andere mit einer Lichtaufnahmevorrichtung ausgestattet sein, wobei die Lichtabstrahlvorrichtung und die Lichtaufnahmevorrichtung die Spannungsrollenposition-Erfassungsvorrichtung oder die Bandzugrollenposition-Erfassungsvorrichtung ausbilden.
Die Lichtaufnahmevorrichtung kann als eine eindimensionale Lichtaufnahmevorrichtung aufgebaut sein, welche die Relativverschiebung der Lichtabstrahlvorrichtung und der Lichtaufnahmevorrichtung photoelektrisch erfaßt.
Ein Hall-Element kann entweder auf dem Arm und dem Joch oder der Jochhaltevorrichtung und einem Permanentmagnet vorgesehen werden, der auf dem anderen in einer solchen Weise angeordnet ist, daß sie einander in Gegenüberlage sind, und die Position der Spannungsrolle oder der Bandzugrolle durch magnetoelektrische Umwandlung erfaßt wird.
Die Tragachse kann mit einem Spiegel, einer Lichtabstrahlvorrichtung zum Abstrahlen von Laserstrahlen zu dem Spiegel und einer eindimensionalen Lichtaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von Licht, das von dem Spiegel reflektiert ist, ausgestattet sein, um die Position der Spannungsrolle oder der Zugrolle durch photoelektrische Umwandlung zu erfassen.
Die Lichtabstrahlvorrichtung kann mit einer Lichtabschirmplatte zum Abschirmen der Lichtaufnahmevorrichtung vor dem Außenlicht ausgestattet sein.
Das Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe kann ferner aufweisen:
- eine Nachführfehler-Erfassungsvorrichtung zum Erzeugen eines Nachführfehlersignals, das einen Nachführfehler des Magnetkopfs anzeigt, und
- eine Nachführsteuerschaltung zum Zuführen eines vorbestimmten Fehlerkorrektursignals zu dem Kopfstellelement und dem Bandspannungsstellelement auf der Grundlage des Nachführfehlersignals.
In diesem Fall werden die Hochfrequenzkomponente des Nachführfehlersignals durch das Kopfstellelement und die Niederfrequenzkomponente des Nachführfehlersignals durch das Bandspannungsstellelement korrigiert.
- können Merkmale eingeschlossen sein, wie vorstehend in Verbindung mit dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung erwähnt.
Wenn daher die Hochfrequenzkomponente des Spannungsfehlersignals negiert zu dem Bandspannungsstellelement zurückgeführt wird und die Niederfrequenzkomponente des Spannungsfehlersignals negiert zu dem Abwickelspulenmotor zurückgeführt wird, so daß die berechnete Spannung mit einer voreingestellten Bezugsspannung übereinstimmt, ist die Bandspannungssteuerung in einem breiten Frequenzband möglich.
Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Nachführsteuerung in einem breiten Frequenzband und einem breiten dynamischen Bereich mit hoher Genauigkeit in dem Normalgeschwindigkeits-Wiedergabemodus im Zusammenwirken mit dem Kopfstellelement, welches einen großen Hochfrequenzbandgewinn aufweist, und den Bandstellelementen, die einen großen Niederfrequenzbandgewinn aufweisen, möglich. Durch diese Teilung des Frequenzbands wird die Nachführsteuerung in einem breiten Frequenzband realisiert, selbst bei einem Bandformat, welches einen geringen Spurabstand aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Bandstellelemente die Bandlaufgeschwindigkeit durch die ausgleichende Wirkung des Bandzugstellelements und des Bandspannungsstellelements ändern, und die Änderung der Bandspannung wird durch beide Bandstellelemente unterdrückt.
Die Änderung der Bandspannung, verursacht durch die elektrischen oder mechanischen Eigenschaften des Stellelements selbst oder eine Störung, wenn sich das Paar von Bandstellelementen pendelnd bewegt, wird durch Rückkoppeln des Signals, das von der Spannungsberechnungsvorrichtung erzeugt ist, zu dem Bandspannungsstellelement und dem Abwickelspulenmotor unterdrückt.
Somit zeigt ein dritter Gesichtspunkt der Erfindung ein Gerät zur magnetischen Wiedergabe auf, welches zu der DTF- Steuerung in der Lage ist, um es einem Magnetkopf zu ermöglichen, der Aufzeichnungsspur eines Magnetbands zu folgen, wobei das Gerät aufweist:
(a) eine Drehtrommel, in welcher der Magnetkopf und ein Kopfstellelement angeordnet sind, welches den Magnetkopf in die Richtung der Breite der Aufzeichnungsspur verschieben kann,
(b) ein Abwickelspulenmotor zum Zuführen des Magnetbands aus einer Kassette mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit,
(c) ein Paar von fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite der Drehtrommel zum Einführen des Magnetbands, das durch den Abwickelspulenmotor in eine vorbestimmte Position auf der Auflaufseite der Drehtrommel zugeführt ist,
(d) ein Paar von fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite der Drehtrommel zum Einführen des Magnetbands, das von der Drehtrommel abgezogen ist, in eine vorbestimmte Position,
(e) einen Aufwickelspulenmotor zum Aufwickeln des Magnetbands, das von den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt ist,
(f) ein Bandspannungsstellelement, welches eine Spannungsrolle zum Aufbringen einer vorbestimmten Bandspannung auf das Magnetband durch Strecken des Magnetbands aufbringt, während es zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen hindurchgeführt wird, und eine vorbestimmte Bandspannung auf das Magnetband gemäß der Verschiebungsmenge der Spannungsrolle aufbringt,
(g) einen Spannungsrollen-Positionssensor zum Erfassen der Verschiebung der Spannungsrolle des Bandspannungsstellelements,
(h) ein Bandzugstellelement, welches eine bewegbare Bandlaufrolle zum Vermindern der Bandlaufgeschwindigkeit auf der Drehtrommel aufweist, zum Strecken des Magnetbands, während es die fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite durchläuft und zum Verschieben der bewegbaren Bandlaufrolle,
(i) einen Positionssensor für die bewegbare Bandlaufrolle zum Erfassen der Verschiebung der bewegbaren Bandlaufrolle,
(j) eine Spannungsservosteuervorrichtung mit einer externen Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung, wobei die Spannungsservosteuervorrichtung ein Sollspannungssignal eingibt und eine Ausgabe des Spannungsrollen-Positionssensors und ein Spannungssteuersignal an das Bandspannungsstellelement ausgibt,
(k) eine DTF-Steuervorrichtung mit einer Bandzugstellelement-Externstörung-Berechnungsvorrichtung, wobei die DTF- Steuervorrichtung ein Sollspurpositionssignal eingibt und die Ausgabe des Positionssensors der bewegbaren Bandlaufrolle und die Ausgabe eines Spursteuersignals an das Kopfstellelement und das Bandzugstellelement erfolgt,
(l) eine Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position einer bewegbaren Bandlaufrolle auf der Grundlage der Ausgabe des Positionssensors für die bewegbare Bandlaufrolle,
(m) eine Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position der Spannungsrolle auf der Grundlage der Ausgabe des Spannungsrollen-Positionssensors.
Der Spalt zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite kann geringfügig größer als der Außendurchmesser der Spannungsrolle eingestellt werden, und der Spalt zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite wird geringfügig größer als der Außendurchmesser der bewegbaren Bandlaufrolle eingestellt, und das Bandzugstellelement kann einen Spannarm mit der Spannungsrolle aufweisen, die an dessen einem Ende angeordnet ist, und ein ausgewähltes Element auf der Gruppe trägt, die eine Erregerspule und einen Permanentmagneten, und das andere der Gruppe, angeordnet auf dem Stellelement-Grundkörper, und bestimmt die Verschiebungsposition der Spannungsrolle durch den Erregungsstrom, welcher der Erregerspule zugeführt wird, und
wobei das Bandzugstellelement einen Rollenarm mit der bewegbaren Bandlaufrolle aufweisen kann, die an dessen einem Ende fest angeordnet ist, und ein ausgewähltes Element aus der Gruppe trägt, die eine Erregerspule und einen Permanentmagneten aufweist, und das andere der Gruppe, angeordnet auf dem Stellelement-Grundkörper, und bestimmt die Verschiebungsposition der bewegbaren Bandlaufrolle durch den Erregungsstrom, welcher der Erregerspule zugeführt wird.
Das DTF-Steuersignal der DTF-Steuervorrichtung kann der Spannungsservosteuervorrichtung zugeführt werden, und das Bandspannungsstellelement korrigiert die Bandspannung des Magnetbands in Übereinstimmung mit einer Änderung der Bandlaufgeschwindigkeit, die durch die DTF-Steuervorrichtung verursacht ist.
Die Spannungsservosteuervorrichtung kann eine externe Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung aufweisen, welche die Beziehung zwischen der Eingangsspannung des Bandspannungsstellelements und dessen Verschiebungsmenge elektrisch simuliert, wobei die externe Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung eine (Eingangsspannung)/(Verschiebung)-Übertragungseigenschaftschaltung aufweist.
Die DTF-Steuervorrichtung kann eine externe Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung aufweisen, welche die Beziehung zwischen der Eingangsspannung des Bandzugstellelements und dessen Verschiebungsmenge elektrisch simuliert, wobei die externe Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung eine (Eingangsspannung)/(Verschiebung)-Übertragungseigenschaftschaltung aufweist.
Die DTF-Steuervorrichtung kann eine externe Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung aufweisen, welche die Beziehung zwischen der Eingangsspannung des Kopfstellelements und dessen Verschiebungsmenge elektrisch simuliert, wobei die externe Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung eine (Eingangsspannung)/(Verschiebung)-Übertragungseigenschaftschaltung aufweist.
Die DTF-Steuervorrichtung kann die Hochfrequenzkomponente des DTF-Steuersignals dem Kopfstellelement zuführen und die Niederfrequenzkomponente des DTF-Steuersignals dem Bandzugstellelement zuführen.
Die Spannungsservosteuervorrichtung kann die Hochfrequenzkomponente des Bandspannungssteuersignals dem Bandspannungsstellelement und die Niederfrequenzkomponente des Spannungssteuersignals dem Abwickelspulenmotor zuführen.
Die Spannungsservosteuervorrichtung und die DTF-Steuervorrichtung können digitale Hochgeschwindigkeitscomputer jeweils zum Ausführen der Bandspannungsberechnung und der DTF- Berechnung aufweisen.
Jedes der Elemente Bandspannungsstellelement und Bandzugstellelement kann aufweisen:
(a) eine Jochhaltevorrichtung, die an einem VTR- Laufwerk-Grundkörper fest angeordnet ist und aus einem Material aufgebaut ist, das eine hohe Permeabilität aufweist,
(b) einen Permanentmagnet, der an der Jochhaltevorrichtung fest angeordnet ist,
(c) eine Tragachse, die in dem Laufwerk-Grundkörper oder der Jochhaltevorrichtung fest angeordnet ist,
(d) einen Arm, welcher durch die Tragachse drehbar gelagert ist und an dessen Ende eine Spannungsrolle oder eine bewegbare Bandlaufrolle trägt, welche mit dem Magnetband in Kontakt gelangt,
(e) eine Erregerspule, welche an dem Arm in einer solchen Weise fest angeordnet ist, um in dem Zustand der Gegenüberlage des Permanentmagneten verschwenkbar zu sein, und
(f) ein Joch, das in engem Kontakt mit der Jochhaltevorrichtung und in der Nähe der Erregerspule angeordnet ist.
Die Spannungsrolle oder die bewegbare Bandlaufrolle kann durch den Arm in einer solchen Weise getragen werden, um in der Höhe einstellbar zu sein.
Eines der Elemente Arm und Joch kann mit einer Lichtabstrahlvorrichtung versehen sein und das andere ist mit einer Lichtaufnahmevorrichtung ausgestattet, wobei die Lichtabstrahlvorrichtung und die Lichtaufnahmevorrichtung den Spannungsrollen-Positionssensor oder den Positionssensor der bewegbaren Bandlaufrolle ausbilden.
Die Lichtaufnahmevorrichtung kann aus einer eindimensionalen Type der Lichtaufnahmevorrichtung aufgebaut sein, welche die Relativverschiebung der Lichtabstrahlvorrichtung und der Lichtaufnahmevorrichtung erfaßt.
Die Richtung der Magnetisierung des Permanentmagnets kann von der Richtung der Magnetisierung der Erregerspule zwischen den jeweils gegenüberliegenden Seiten verschieden sein.
Ein Hall-Element kann entweder auf dem Arm und dem Joch oder der Jochhaltevorrichtung angeordnet sein, und ein Permanentmagnet ist auf dem anderen in einer solchen Weise angeordnet, um einander in Gegenüberlage zu sein, und die Position der Spannungsrolle oder der bewegbaren Bandlaufrolle wird durch magnetoelektrische Umwandlung erfaßt.
Die Tragachse kann mit einem Spiegel, einer Lichtabstrahlvorrichtung zum Abstrahlen von Laserstrahlen zu dem Spiegel und einer eindimensionalen Lichtaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen des von dem Spiegel reflektierten Lichts ausgestattet sein, um die Position der Spannungsrolle oder der bewegbaren Bandlaufrolle durch photoelektrische Umwandlung zu erfassen.
Die Lichtabstrahlvorrichtung kann mit einer Lichtabschirmplatte zum Abschirmen der Lichtaufnahmevorrichtung vor dem Außenlicht ausgestattet sein.
Das Gerät zur magnetischen Wiedergabe kann ferner aufweisen:
- Schrägstifte, welche jeweils auf der Auflaufseite und der Ablaufseite der Drehtrommel angeordnet sind,
- eine Bandladevorrichtung auf der Auflaufseite der Drehtrommel, angeordnet in einer solchen Weise, um entlang einer Führungsnut verschiebbar zu sein, die in dem VTR- Laufwerk-Grundkörper zum Laden/Entladen des Magnetbands angeordnet ist und die Schrägstifte und die fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite trägt, und
- eine Bandladevorrichtung auf der Ablaufseite der Drehtrommel, angeordnet in einer solchen Weise, um entlang einer Führungsnut verschiebbar zu sein, die in dem VTR- Laufwerk-Grundkörper zum Laden/Entladen des Magnetbands angeordnet ist und den Schrägstift sowie die fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite trägt.
Ein Element jedes Paars der fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite und auf der Ablaufseite kann ein Flansch zum Positionieren des oberen Endes des Magnetbands sein und das andere Element jedes Paars weist einen Flansch zum Positionieren des unteren Endes des Magnetbands auf.
Eines der beiden Bandstellelemente und der beiden Bandladevorrichtungen kann auf der Unterseite des VTR-Laufwerk- Grundkörpers angeordnet werden, und das andere ist dann auf der Oberseite des VTR-Laufwerks angeordnet.
Die bewegbaren Rollen der beiden Bandstellelemente kann in die Oberseite des VTR-Laufwerk-Grundkörpers hindurch vorstehen, und Führungsnuten, entlang denen bewegbare Rollen in einer solchen Weise angeordnet sind, um mit den Führungsnuten für die Bandladevorrichtungen durchgehend zu sein.
Andere Merkmale, die gemäß dem ersten und dem zweiten Gesichtspunkt erwähnt sind, können ebenfalls verwendet werden.
- und ein Kopfstellelement,
(b) einen Abwickelspulenmotor zum Zuführen des Magnetbands aus einer Kassette mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit,
(c) ein Paar von fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite der Drehtrommel zum Einführen des Magnet bands, das durch den Abwickelspulenmotor in eine vorbestimmte Position auf der Auflaufseite der Drehtrommel zugeführt ist,
(d) ein Paar von fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite des Drehkopfs zum Einführen des Magnetbands, das von der Drehtrommel gezogen ist, in eine vorbestimmte Position,
(e) einen Aufwickelspulenmotor zum Aufwickeln des Magnetbands, das von den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt ist,
(f) einen Bandantriebsmotor zum Steuern des Magnetbands auf der Aufwickelseite mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit,
(g) ein Bandzugstellelement, welches eine Spannungsrolle zum Aufbringen einer vorbestimmten Bandspannung auf das Magnetband durch Strecken des Magnetbands während des Durchlaufs zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite aufweist und eine vorbestimmte Spannung auf das Magnetband gemäß der Verschiebungsmenge der Spannungsrolle aufbringt,
(h) einen Spannungsrollen-Positionssensor zum Erfassen der Verschiebung der Spannungsrolle des Bandspannungsstellelements,
(i) ein Bandzugstellelement, welches eine bewegbare Bandlaufrolle zum Vermindern der Bandlaufgeschwindigkeit auf der Drehtrommel durch Strecken des Magnetbands während des Durchlaufs der fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite aufweist und die bewegbare Bandlaufrolle verschiebt,
(j) einen Positionssensor für die bewegbare Bandlaufrolle zum Erfassen der Verschiebung der bewegbaren Bandlaufrolle,
(k) ein Spannungsservosystem mit einer externen Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung, wobei das Spannungsservosystem ein Sollspannungssignal eingibt und eine Ausgabe des Spannungsrollen-Positionssensors sowie ein Spannungssteuersignal an das Bandspannungsstellelement ausgibt,
(l) eine Hochgeschwindigkeitswiedergabe-Steuervorrichtung zum Eingeben des Drehtrommel-PG-Signals und des FG- Signals, das von dem Bandantriebsmotor erzeugt ist oder dem Aufwickelspulenmotor und Zuführen eines Hochgeschwindigkeitswiedergabe-Ansteuersignals zum Bandzugstellelement,
(m) eine Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position einer bewegbaren Bandlaufrolle auf der Grundlage der Ausgabe des Positionssensors für die bewegbare Bandlaufrolle,
(n) eine Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position der Spannungsrolle auf der Grundlage der Ausgabe des Spannungsrollen-Positionssensors und
(o) eine DTF-Steuervorrichtung mit einer Bandstellelement-Externstörung-Berechnungsvorrichtung, wobei die DTF- Steuervorrichtung unter Eingabe eines Sollspurpositionssignals und der Ausgabe des Positionssensors für die bewegbare Bandlaufrolle und Ausgeben eines Nachführsteuersignals an das Kopfstellelement und das Bandzugstellelement,
wobei das Spannungssteuersignal und das Hochgeschwindigkeitswiedergabe-Ansteuersignal jeweils dem Bandspannungsstellelement und dem Bandzugstellelement ausgleichend zugeführt wird, wodurch sich die Spannungsrolle und die bewegbare Bandlaufrolle pendelnd bewegen.
Das Bandzugstellelement kann sich mit 1/m (m ist eine Ganzzahl) der Drehzahl je Zeiteinheit der Drehtrommel synchron pendelnd bewegen.
Die DTF-Steuervorrichtung kann eine zweistufige Koppelsteuerschaltung zum Steuern des Kopfstellelements und der Bandstellelemente durch ein gemeinsames Steuersystem aufweisen und stellt die Frequenz (Koppelfrequenz) ein, bei welcher die Gewinne der jeweiligen Steuerschleifen durch beide Bandstellelemente in der Nähe der Frequenz des Dreiecksignals zum Ansteuern des Bandspannungsstellelements gleich sind.
Andere Merkmale, die in Verbindung mit vorstehenden Gesichtspunkten der Erfindung erwähnt sind, können auch vorgesehen werden.
Ein fünfter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe, welches in der Lage ist, die Spannung eines Magnetbands auf einen vorbestimmten Wert zu steuern, wobei das Gerät aufweist:
(a) einen Drehkopf, der einen Magnetkopf aufnimmt,
(b) einen Abwickelspulenmotor zum Zuführen des Magnetbands aus einer Kassette mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit,
(c) ein Paar von fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite der Drehtrommel zum Einführen des Magnetbands, das durch den Abwickelspulenmotor in eine vorbestimmte Position auf der Auflaufseite der Drehtrommel zugeführt ist,
(d) ein Paar von fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite der Drehtrommel zum Einführen des Magnetbands, das von der Drehtrommel gezogen ist, in eine vorbestimmte Position,
(e) einen Aufwickelspulenmotor zum Aufwickeln des Magnetbands, das von den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Ablaufseite mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt ist,
(f) ein Bandspannungsstellelement, welches eine Spannungsrolle zum Aufbringen einer vorbestimmten Bandspannung auf das Magnetband durch Strecken des Magnetbands während des Durchlaufs zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite aufweist und eine vorbestimmte Bandspannung auf das Magnetband gemäß der Verschiebungsmenge der Spannungsrolle aufbringt,
(g) ein Spannungsrollen-Positionssensor zum Erfassen der Verschiebung der Spannungsrolle des Bandspannungsstellelements,
(h) eine Bandspannungsservosteuervorrichtung mit einer Externspannungsstörung-Berechnungsvorrichtung, einer Eingabe eines Sollspannungssignals und einer Ausgabe des Spannungsrollen-Positionssensors und Ausgeben eines Spannungssteuersignals an das Bandspannungsstellelement, und
(i) Positionssteuervorrichtung zum Fixieren der Spannungsrolle auf der Grundlage der Ausgabe des Spannungsrollen-Positionssensors.
Der Spalt zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen auf der Auflaufseite kann geringfügig größer als der Außendurchmesser der Spannungsrolle eingestellt werden.
Andere Merkmale, die in Verbindung mit den vorhergehenden Gesichtspunkten erwähnt sind, können natürlich vorgesehen werden.
In dem Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus kann das Band durch beide Stellelemente zwischen dem Auflauf und dem Auslauf der Drehtrommel der Schaukelbewegung ausgesetzt werden, während das Band veranlaßt wird, mit einer hohen Geschwindigkeit zu laufen, und in dem Zustand, in welchem die Bandgeschwindigkeit in bezug auf den Kopf relativ verringert ist, wird ein Signal aussetzend wiedergegeben.
Auf diese Weise ist es möglich, ein wiedergegebenes Bild hoher Qualität selbst in einem Hochgeschwindigkeits-Bandlaufzustand aussetzend zu erhalten.
Um die Bandstellelemente in Schwingung zu versetzen, wird ein Dreieckimpuls mit einer Frequenz synchron mit 1/m (m ist eine positive Ganzzahl) der Drehzahl je Zeiteinheit des Drehkopfs an die Stellelemente angelegt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es erfindungsgemäß möglich, die Bandspannung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit zu steuern und die optimale Bandspannung sowohl bei der Aufzeichnung als auch bei der Wiedergabe zu erzielen.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Ansichten zur Erläuterung der schematischen Darstellung einer Änderung der Bandlaufgeschwindigkeit, welche durch die Operation eines Bandstellelements gemäß der vorliegenden Erfindung verursacht ist, Fig. 5 zeigt schematisch die Aufzeichnungsspurstruktur eines VTR,
Fig. 6 zeigt die (Verschiebungswinkel)/(Drehmoment)-Kennlinie eines Bandstellelements gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 zeigt ein Steuerdiagramm der Operation jedes Elements zum Zeitpunkt der rauschfreien Hochgeschwindigkeitswiedergabe,
Fig. 8 zeigt schematisch die mechanische Lagebeziehung zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen und der Drehachse der bewegbaren Bandlaufrollen und dem Bandstellelement gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel und der Länge des gezogenen Bands in Fig. 8,
Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel und der Verschiebungsmenge in der Richtung der Breite der Aufzeichnungsspur des Bandzugstellelements in der ersten Ausführungsform,
Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm eines Spursteuersystems bei der hochqualitativen Wiedergabe in dem Fall, in welchem die idealen mechanischen Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden,
Fig. 12 zeigt ein Blockdiagramm eines Servosystems in der ersten Ausführungsform,
Fig. 13 zeigt schematisch eine Abwandlung der Bandstellelemente gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm des DTF-Steuersystems in der ersten Ausführungsform,
Fig. 15 zeigt eine Schnittansicht des Aufbaus des Kopfstellelements in der ersten Ausführungsform,
Fig. 16 zeigt schematisch ein Bandstellelement gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 17 und Fig. 18 zeigen schematisch den magnetischen Kreis zur Erläuterung des Prinzips der Ansteuerung des Bandstellelements,
Fig. 19 zeigt eine Schnittansicht des Bandstellelements gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 20 zeigt ein Beispiel eines Positionssensors des Bandstellelements in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 21 zeigt die Frequenzkennlinie des Bandstellelements gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 22 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels des DTF-Steuersystems,
Fig. 23 zeigt ein Blockdiagramm einer DTF-Steuerschaltung in der ersten Ausführungsform, welche durch Übertragungsfunktionen dargestellt ist,
Fig. 24 zeigt die Pollage in dem DTF-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 25 zeigt die Steuerkennlinie des DTF-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 26 zeigt ein Blockdiagramm eines Bandspannungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 27 und Fig. 28 zeigen andere Beispiele eines Lagesensors des Bandstellelements gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 29 zeigt ein Blockdiagramm einer Spannungssteuerschaltung in der vorliegenden Erfindung, welche durch Übertragungsfunktionen dargestellt ist,
Fig. 30 zeigt die Pollage einer Spannungsberechnungs-Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 31 und Fig. 32 zeigen schematisch den Kraftausgleich des bewegbaren Bandlaufrollenabschnitts,
Fig. 33 zeigt eine Frequenzkennlinie der berechneten Kapazität der Spannungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 34 zeigt ein graphisches Diagramm der Übertragungskennlinie der Spannungsberechnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 35 zeigt die Kennlinie des offenen Steuerkreises des Spannungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 36 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus der Hardware in dem Spannungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung, welches aus einer Hochgeschwindigkeits-Arithmetikeinheit und -Logikeinheit, wie z. B. ein Mikrocomputer, aufgebaut ist,
Fig. 37 zeigt einen Ablaufplan des Spannungsberechnungsalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 38 zeigt ein Blockdiagramm zur Realisierung von Σ in Fig. 37,
Fig. 39 zeigt eine perspektivische Ansicht eines anderen Beispiels des Bandstellelements gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 40 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 41 zeigt das in Fig. 40 gezeigte Blockdiagramm, welches durch Übertragungsfunktionen dargestellt ist,
Fig. 42 zeigt die Störungsunterdrückungskennlinie der Störungsunterdrückungsschleife des Bandstellelements,
Fig. 43 zeigt ein Blockdiagramm des Spannungssteuersystems in der dritten Ausführungsform,
Fig. 44 zeigt ein Blockdiagramm des Steuerprinzips des in Fig. 43 gezeigten Spannungssteuersystems, welches durch Übertragungsfunktionen dargestellt ist,
Fig. 45 zeigt ein Blockdiagramm des Steuerprinzips des Spannungssteuersystems, welches keinen Ansteuerport aufweist, das durch Übertragungsfunktionen dargestellt ist,
Fig. 46 zeigt eine ausführliche Schnittansicht eines Bandstellelement-Antriebsmechanismus in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 47 zeigt eine perspektivische Teilausschnittansicht des in Fig. 46 gezeigten Bandstellelementmechanismus,
Fig. 48 zeigt eine Draufsicht des Hauptteils des bewegbaren Spulenabschnitts und des Permanentmagnets und zeigt deren Lagebeziehung,
Fig. 49 zeigt eine Schnittansicht des Aufbaus des Hauptteils eines Lichtabstrahlabschnitts,
Fig. 50 zeigt eine schematische Draufsicht einer Lichterfassungsvorrichtung mit der Lagebeziehung zwischen einem Strahl und dem Lichtabstrahlelement,
Fig. 51 zeigt eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Bandstellelement-Antriebsmechanismus,
Fig. 52 zeigt ein anderes Beispiel eines Bandstellelements mit einer darauf angeordneten Reflexionsspiegel-Positionserfassungsvorrichtung,
Fig. 53 zeigt eine Draufsicht des Hauptteils eines anderen Beispiels des in Fig. 48 gezeigten Permanentmagneten,
Fig. 54 zeigt eine Schnittansicht eines noch anderen Beispiels eines Bandstellelements, das mit einem Positionssensor ausgestattet ist, welches eine Lichtabschirmplatte aufweist,
Fig. 55 und Fig. 56 zeigen weitere Beispiele eines Bandstellelements, das mit einem Lagesensor mit einem Hall-Element ausgestattet ist,
Fig. 57 bis 59 zeigen Draufsichten eines Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe mit den darauf angeordneten Bandstellelementen gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 57 den Zustand der Aufzeichnung/Wiedergabe mit Normalgeschwindigkeit zeigt und Fig. 58 sowie Fig. 59 den Zustand mit höchster Wiedergabe zeigen,
Fig. 60 zeigt das System eines herkömmlichen Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe,
Fig. 61 zeigt das Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe- Servosystem in einem herkömmlichen Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe,
Fig. 62 und Fig. 63 zeigen die Beziehung zwischen der Bandstruktur und der Bahn des abtastenden Magnetkopfs in den Fällen jeweils des Vorlaufs und des Rücklaufs mit einer Geschwindigkeit, die fünfmal so hoch wie die Normalgeschwindigkeit ist, in einem herkömmlichen Gerät zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe,
Fig. 64 zeigt schematisch Neigungsfehlerformen, welche in einem herkömmlichen Gerät zur magnetischen Wiedergabe zu verfolgen sind,
Fig. 65 zeigt ein Magnetbandlaufsystem in einem herkömmlichen VTR,
Fig. 66 zeigt einen herkömmlichen Bandzugsteuermechanismus,
Fig. 67 und Fig. 68 zeigen Draufsichten der herkömmlichen Kopfstellelemente,
Fig. 69 zeigt die Beziehung zwischen der wirksamen Länge des Zweielementkristalls und der Neigung des Magnetkopfs in einem herkömmlichen Kopfstellelement,
Fig. 70 zeigt eine Schnittansicht eines herkömmlichen Kopfstellelements,
Fig. 71 zeigt die Frequenzkennlinie des in Fig. 70 gezeigten Kopfstellelements,
Fig. 72 zeigt den Aufbau eines anderen Magnetbandlaufsystems in einem herkömmlichen VTR, und
Fig. 73 zeigt den Aufbau des Bandzugsteuersystems in dem in Fig. 72 gezeigten VTR.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe. In Fig. 1 nimmt eine Drehtrommel 51 mit einem herumgelegten Magnetband 50 zwei Magnetköpfe 52a und 52b auf. Das Magnetband 50 wird von einer Abwickelspule 53 abgezogen und auf einer Aufwickelspule 54 aufgewickelt. Beide Spulen 53, 54 werden jeweils durch Motoren 55 und 56 angetrieben. Um das Magnetband 50 mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit in der Laufrichtung zuzuführen, sind eine Bandantriebsrolle 58 und eine Andruckrolle 58 zum Klemmen des Bands 50 dazwischen angeordnet. Die Bandantriebsrolle 57 wird durch einen Bandantriebsrollenmotor 59 angetrieben. Um das Band 50 mit einem vorbestimmten Neigungswinkel um die Drehtrommel 51 zu winden, sind Schrägstifte 60a und 60b jeweils auf der Auflaufseite und der Ablaufseite der Drehtrommel 51 angeordnet.
Ein Bandzugstellelement 61 und ein Bandspannungsstellelement 62 sind jeweils auf der Ablaufseite und auf der Auflaufseite der Drehtrommel 51 angeordnet.
Das Bandzugstellelement 61 weist eine bewegbare Bandlaufrolle 63 auf, welche mit dem Band 50 in Kontakt gelangt, und ein Rollenarm 64 zum Halten der Bandlaufrolle 63 wird durch ein Antriebselement 65 verschwenkt. Der Verschwenkwinkel des Rollenarms 64 wird durch einen Positionssensor 66 erfaßt.
Fest angeordnete Bandlaufrollen 67 und 68 sind auf beiden Seiten der Bahn der bewegbaren Bandlaufrolle 63 vorgesehen, und der Spalt zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen 67, 68 ist so eingestellt, um der bewegbaren Bandlaufrolle 63 zu gestatten, hindurchzutreten. In dieser Ausführungsform passiert die bewegbare Bandlaufrolle 63 den Zwischenpunkt der fest angeordneten Bandlaufrollen 67, 68, und zu diesem Zeitpunkt ist der Spalt zwischen der bewegbaren Rolle 63 und der fest angeordneten Rolle 67 gleich dem Spalt zwischen der bewegbaren Rolle 63 und der fest angeordneten Rolle 68.
Ähnlich dem Bandzugstellelement 61 weist das Bandspannungsstellelement 62 ebenfalls eine Bandspannungsrolle 69, einen Rollenarm 70, ein Ansteuerelement 71 und einen Positionssensor 72 auf, und fest angeordnete Bandlaufrollen 73 und 74 sind auf beiden Seiten der Bahn der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 angeordnet.

Prinzip der Operation der Hochgeschwindigkeits-Oualitätswiedergabe

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Prinzips der Operation zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe.
In Fig. 2 sind die Geschwindigkeit jedes Teils des Geräts und die Geschwindigkeit des Magnetbands schematisch gezeigt, wobei VA die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 auf der Drehtrommel 51 ist, VB die Bewegungsgeschwindigkeit der bewegbaren Bandlaufrolle 63 des Bandzugstellelements 61 ist und VC die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 ist, das durch den Bandantriebsmotor 59 oder den Aufwickelspulenmotor 56 angetrieben ist.
Die Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe ist eine Operation der aussetzenden Wiedergabe eines Bilds, während das Band veranlaßt wird, sich mit einer Geschwindigkeit die ein vorbestimmtes Vielfaches der Normalgeschwindigkeit ist. Herkömmlich wird der Kopf veranlaßt, während dieses Hochgeschwindigkeitsbandlaufs nur durch das Kopfstellelement der Spur zu folgen, so daß die Hochgeschwindigkeit, welche die Wiedergabe ermöglicht, begrenzt ist.
Das Bandzugstellelement 61 und das Bandspannungsstellelement 62, die jeweils auf der Auslaufseite und der Auflaufseite der Drehtrommel 51 angeordnet sind, werden unterschiedlich betrieben, um eine Periode zu erzeugen, in welcher die Laufgeschwindigkeit des Bands 50 in bezug auf den Magnetkopf 52, selbst während des Hochgeschwindigkeitslaufs, relativ gering ist. Da die Hochgeschwindigkeitswiedergabe in dieser Periode ausgeführt wird, ist die Wiedergabe mit einer hohen Qualität, selbst während des Hochgeschwindigkeits-Bandlaufs, möglich.
Es wird nun angenommen, daß die Lagebeziehung zwischen den fest angeordneten Bandlaufrollen 67, 68 und der bewegbaren Bandlaufrolle 63 so ist, wie in Fig. 3 schematisch gezeigt ist. In Fig. 3 sind die Spalte d zwischen den zwei fest angeordneten Bandlaufrollen 67 und 68 gleich dem Durchmesser d der bewegbaren Bandlaufrolle 63.
Zuerst wird ein statisches System betrachtet, weil es leichter zu verstehen ist. Es wird hier angenommen, daß ein Ende des Magnetbands 50 fest angeordnet ist und die bewegbare Bandlaufrolle 63 innerhalb einer Zeitdauer Δt um eine Wegstrecke Δx bewegt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Ein beliebiger Punkt D&sub0; auf der freien Endseite des Magnetbands 50 wird zu dem Punkt D&sub1; bewegt, welcher von dem Punkt D&sub0; 2 · Δx beabstandet ist. Daher ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Punkts D&sub0; zu diesem Zeitpunkt doppelt so hoch wie jene der bewegbaren Bandlaufrolle 63. In anderen Worten, wird angenommen, daß die Geschwindigkeit der bewegbaren Bandlaufrolle 63 VB ist, beträgt die Geschwindigkeit der freien Endseite des Magnetbands 50 2 · VB. Da die bewegbare Bandlaufrolle 63 den Spalt zwischen den zwei fest angeordneten Bandlaufrollen 67 und 68 zum Bandladen durchlaufen muß, wie aus Fig. 1 deutlich wird, muß die folgende Beziehung gelten:
d' > d.
Wenn jedoch die Differenz zwischen d und d' Δd beträgt, ist Δd vorzugsweise so klein als möglich. Dies ist der Fall, weil Δd größer wird, wobei die vorstehend beschriebene Linearität der Geschwindigkeit der freien Endeseite des Magnetbands 50 und die Bewegungsgeschwindigkeit der bewegbaren Bandlaufrolle 63 mehr gestört wird und sich die Steuerbarkeit verschlechtert. Daher wird in der Erläuterung des Prinzips dieser Ausführungsform angenommen, daß Δd = 0 ist und die Linearität besteht, und in der weiter nachstehenden Erläuterung wird Δd berücksichtigt.
Der Fall, in welchem das Magnetband 50 durch den Bandantriebsmotor 59 mit einer stationären Geschwindigkeit bewegt wird, ist nachstehend betrachtet. Da das fest angeordnete Ende des Magnetbands 50 angesehen wird, daß es sich mit einer Geschwindigkeit VC bewegt, wird die Geschwindigkeit VA des anderen Endes des Magnetbands 50 wie folgt dargestellt:
VA = VC + 2 · VB.
Die fest angeordneten Bandlaufrollen 73, 74 und die bewegbare Bandlaufrolle auf der Bandauflaufseite der Drehtrommel 51 sind auch so eingerichtet, daß eine ähnliche Beziehung Gültigkeit hat.
Die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit VB der bewegbaren Bandlaufrollen 63 (der bewegbaren Bandspannungsrolle 69) und die Geschwindigkeit VA des Magnetbands auf der Drehtrommel 51, wie in Fig. 2 gezeigt, ist wie vorstehend beschrieben.
Wenn in Fig. 2 die Bandlaufgeschwindigkeit VC größer als die dynamische Spurnachführ-(DTF)-Geschwindigkeit wird, die für das Kopfstellelement in der Drehtrommel 51 zulässig ist, welche zum Stand der Technik erläutert worden ist, wird die bewegbare Bandlaufrolle 63 in die Richtung der Entspannung des Magnetbands 50 bewegt, und die bewegbare Bandspannungsrolle 69 wird in die Erstreckungsrichtung des Magnetbands 50 bewegt, um die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 zu vermindern. In anderen Worten, durch differenzierten Betrieb der bewegbaren Bandlaufrolle 63 und der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 in entgegengesetzten Phasen in derselben Menge wird die Geschwindigkeit VA auf eine Geschwindigkeit vermindert, welche dem Kopfstellelement für eine gleichbleibende Zeitdauer DTF gestattet. Somit ist es möglich, eine Veränderung der Spannung durch Bewegen der bewegbaren Bandlaufrolle 63 und der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 in die entgegengesetzten Phasen in derselben Menge zu verhindern.
Ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit VA des Magnetbands 50 auf der Drehtrommel 51 mit der Geschwindigkeit, welche dem Kopfstellelement DTF gestattet und die rauschfreie Wiedergabe durch Antreiben der bewegbaren Bandlaufrolle 63 und der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 jeweils durch das Bandzugstellelement 61 und das Bandspannungsstellelement 62 wird nachstehend beschrieben.
Fig. 5 zeigt schematisch ein Beispiel eines VTR-Aufzeichnungsformats. Wenn die Magnetbandgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Wiedergabe mit Normalgeschwindigkeit v ist, wird v durch die folgende Gleichung dargestellt:
v = fα (m/s),
wobei f die Drehfrequenz (Hz) der Drehtrommel 50 ist und
wobei Tp einen Spurabstand darstellt und θ ein Spurwinkel ist.
Wird angenommen, daß die Bandgeschwindigkeit V', welcher ein herkömmliches DTF-Servosystem, zusammengesetzt aus dem Kopfstellelement, das in der Drehtrommel 51 angeordnet ist, folgen kann, n-mal so groß wie die Normalgeschwindigkeit ist, wird V' durch die folgende Gleichung dargestellt:
V' = nv (n ist eine Ganzzahl).
Wenn, wie vorstehend beschrieben, VC > V' ist, in anderen Worten, zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitswiedergabe, werden die bewegbare Bandlaufrolle 63 und die bewegbare Bandspannungsrolle 69 in die entgegengesetzten Phasen in derselben Menge mit einer Geschwindigkeit von VB bewegt, um so aussetzend die Geschwindigkeit VA des Magnetbands 50 auf der Drehtrommel 51 auf die Geschwindigkeit V' zu vermindern, welche einem herkömmlichen DTF-System das Nachführen gestattet. Auf diese Weise wird die rauschfreie Wiedergabe, welche herkömmlich bei der Hochgeschwindigkeitswiedergabe unmöglich ist, periodisch gestattet.
Außerdem weisen die Eigenschaften der Verschiebungswinkel und die Drehmomente der Bandstellelemente 61, 62 eine geringfügige Nichtlinearität auf, wie Fig. 6 zeigt.
Das Bandzugstellelement 61 und das Bandspannungsstellelement 62 werden bevorzugt durch ein Dreiecksignal mit einer Einschaltdauer von 50% so angesteuert, mit einer Geschwindigkeit VB, wie in Fig. 7A gezeigt ist, um die zur Wiedergabe mögliche Periode so sehr als möglich zu verlängern, unter Berücksichtigung des Verringerungsverhältnisses der Bandgeschwindigkeit auf der Drehtrommel 51.
In diesem Fall ist die Geschwindigkeit VA des Magnetbands 50 auf der Drehtrommel 51, die aus der vorstehend erwähnten Gleichung VA = VC + 2 · VB erhalten wird, wie jene, die in Fig. 7C schematisch gezeigt ist.
Wenn, wie in Fig. 7C gezeigt, die Bandgeschwindigkeit VA auf der Drehtrommel 51 so ausgewählt wird, daß VA V' ist, welche die Geschwindigkeit ist, die dem Kopfstellelement DTF gestattet, nimmt VA den Minimalwert an, wie durch die folgende Gleichung dargestellt wird, welcher der wirksamste ist:
VA (min) = VC - 2 · VB = V'.
Da in diesem Fall VB in der entgegengesetzten Richtung in Fig. 4 ist, wird es durch -VB dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt muß die rauschfreie, für die Wiedergabe mögliche Periode T', in anderen Worten, die Periode, in welcher die Rechteckwelle VA < V' in Fig. 7C mindestens die Periode sein muß, welche es dem Magnetkopf 52 gestattet, ein Bild wiederzugeben, nicht weniger als 1/f Sekunden. Um daher die Wiedergabe von nicht weniger als einem Bild in der rauschfreien, zur Wiedergabe möglichen Periode T' zu gestatten, muß die eine Zykluszeit T der in Fig. 7C gezeigten rechteckförmigen Welle eine ganze Zahl des (mindestens) zweifachen der Drehfrequenz 1/f der Drehtrommel 51 sein. Auf diese Weise werden die Bandstellelemente 61, 62 im Gleichlauf mit der Drehung der Drehtrommel 51 angetrieben.
Aus der Erläuterung des Prinzips wird deutlich, daß die periodische, rauschfreie Wiedergabe zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitswiedergabe möglich ist. Die rauschfreie Vollzeit-Hochgeschwindigkeitswiedergabe, welche kontinuierlich ohne eine Bildpause ist, obgleich sie aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden, aussetzenden Bildern zusammengesetzt ist, wird auch durch Speichern der rauschfreien Wiedergabebilder in einem Bildspeicher und Ausgeben der gespeicherten Bilder in einer Periode ermöglicht, in welcher die rauschfreie Wiedergabe unmöglich ist.

Servosystem für die Hochgeschwindigkeitswiedergabe

Das Servosystem in dem Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe zur Realisierung des vorstehend beschriebenen Prinzips der Operation wird hier erläutert. Wie aus Fig. 1 deutlich wird, sind das Bandzugstellelement 61 und das Bandspannungsstellelement 62 aus Stellelementen aufgebaut, welche keine geradlinige Bewegung ausführen, sondern eine bogenförmige Bewegung, wie in dem Prinzip der Operation erläutert ist. Wenn die bogenförmige Bewegung an die geradlinige Bewegung angenähert ist, wird ein nichtlinearer Fehler in diesem Aufbau im Prinzip verursacht. Fig. 8 zeigt schematisch die Lagebeziehung zwischen der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 (der bewegbaren Bandlaufrolle 63) und den fest angeordneten Bandlaufrollen 73, 74 (67, 68) in der ersten Ausführungsform, um diesen Fehler zu zeigen. In Fig. 8 stellt γ die Länge des Arms 70 (64) dar, und β ist der Verschiebungswinkel des Arms 70 (64). Die Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel β der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 und der Länge des gezogenen Bands 50, wenn die in Fig. 8 gezeigte Beziehung erfüllt ist, zeigt Fig. 9. Wie Fig. 9 zeigt, wird in dem Idealzustand, wobei Δd = 0 mm ist, eine angenäherte Linearität erzielt, doch je größer Δd wird, um so auffälliger wird die Nichtlinearität in der Fläche, in welcher die bewegbare Bandspannungsrolle 69 nahe den fest angeordneten Bandlaufrollen 73, 74 ist (in dem Bereich, in welchem der Verschiebungswinkel β 0 bis 10º in Fig. 9 ist). Demgemäß wird in dieser Ausführungsform Δd in dem System auf 1 mm eingestellt, so daß die Nichtlinearität nahezu vernachlässigbar ist.
Es ist jedoch der allgemeine Fall, daß der nichtlineare Fehler infolge der mechanischen Beschränkung des Bandlaufwerks oder der Ungleichmäßigkeit der mechanischen Einstellgenauigkeit zunimmt, so daß es notwendig ist, diesen nichtlinearen Fehler in dem Steuersystem zu berücksichtigen. Z. B. ist in den in Fig. 10 gezeigten Beispiel der nichtlineare Fehler im Vergleich mit dem in Fig. 9 gezeigten groß. Wenn die mechanische Eigenschaft E, die von einer Schaltung eingeführt wird, in Fig. 11 mit 75 bezeichnet, nichtlinear ist, wie Fig. 10 zeigt, besteht die Gefahr, daß der nichtlineare Fehler den Bereich übersteigt, in welchem es möglich ist, die Verfolgung des Kopfstellelements 76 in der DTF-Steuerung, wie in Fig. 11 gezeigt, zu korrigieren. Ein DTF-Steuersystem mit einer höheren Genauigkeit in einem breiteren dynamischen Bereich als in einem herkömmlichen DTF-Steuersystem ist erforderlich.
Um diese Forderung zu erfüllen, wird der Spurfehler nicht nur durch ein Kopfstellelement mit einem schmalen dynamischen Bereich korrigiert, sondern auch durch Bandstellelemente mit einem breiten dynamischen Bereich.
Fig. 12 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Servosystems.
Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht des Geräts in Fig. 21, die spezielle Signalflüsse darstellt, wenn die Steuerung im Hochgeschwindigkeitsmodus, im DTF-Modus und im Spannmodus erfolgt.
Das Wesen der DTF-Steuerung wird nachstehend in einer einfachen Weise beschrieben. Das Hüllsignal, das durch die Magnetköpfe 52a, 52b wiedergegeben ist, wird der DTF-Schaltung zugeführt, welche dann daraus ein Spurnachführfehlersignal erzeugt. Die Hochfrequenzkomponente des Spurnachführfehlersignals wird zu dem Kopfstellelement 76 zurückgeführt, deren Niederfrequenzkomponente wird zu dem Bandzugstellelement 61 zurückgeführt, während die Gleichstromkomponenten dem Bandantriebsmotor 59 zugeführt werden (in dem Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus, wenn das Band 50 durch den Wickelmotor mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird, zu dem Wickelmotor 56). Ferner wird zum Verhindern der Spannungsschwankungen, verursacht durch die DTF-Bewegung des Bandzugstellelements 61, das Ansteuersignal für das Bandzugstellelement 61 auch dem Bandspannungsstellelement durch ein Addierglied 91 zugeführt.
Der Aufbau der Spannungssteuerung wird nachfolgend kurz beschrieben. Ein Positionssignal der bewegbaren Rolle zum Erfassen der Position der bewegbaren Rolle 69 und ein Ansteuersignal, das dem Bandspannungsstellelement 62 zugeführt ist, werden einer Spannungsberechnungsvorrichtung 92 zugeführt. Die Spannungsberechnungsvorrichtung 92 berechnet die Bandspannung an der bewegbaren Rolle 69 und gibt ein berechnetes Spannungssignal an eine Spannungsservoschaltung 83 aus. Die Spannungsservoschaltung 83 vergleicht das berechnete Spannungssignal mit einem Bezugsspannungssignal, um ein Spannungsfehlersignal zu gewinnen. Die Niederfrequenzkomponente des Spannungsfehlersignals wird zu dem Wickelmotor 55 zurückgeführt, und dessen Hochfrequenzkomponente wird zu dem Bandspannungsstellelement 62 zurückgeführt.
Der Aufbau der Hochgeschwindigkeits-Wiedergabesteuerung wird nachfolgend kurz erläutert. Ein Bandantrieb-FG-Signal (oder eine Aufwickel-FG-Signalausgabe während des Antriebs des Aufwickelmotors, z. B. zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeitswiedergabe), welches die Bandlaufgeschwindigkeit anzeigt, und ein Trommel-PG-Signal werden einem Qualitätswiedergabe-Signalgenerator 80 zugeführt. Der Qualitätswiederga be-Signalgenerator 80 erzeugt ein Qualitätswiedergabesignal zum Betrieb des Bandzugstellelements 61 und eines Bandspannungsstellelements 62 aus diesen zwei Signalen.
Die Einzelheiten jeder Steuerung werden weiter nachstehend beschrieben.
Die Operation des Servosystems wird nachfolgend erläutert. Die Normalgeschwindigkeitswiedergabe wird zuerst erläutert. Wenn das Magnetband 50 mit einer normalen Wiedergabegeschwindigkeit läuft, erzeugt der Qualitätswiedergabe-Signalgenerator 80 kein Korrekturmuster, so daß das Bandzugstellelement 61 in einer vorbestimmten Position fest angeordnet ist. Die Position des Bandzugstellelements 61 kann vorzugsweise entweder mechanisch festgelegt werden oder durch eine Positionssteuervorrichtung durch eine geschlossene Schleife, ausgebildet durch einen Positionssensor (nicht gezeigt) der auf dem Bandzugstellelement 61 angeordnet ist, festgelegt werden.
Das Bandspannungsstellelement 62 ist in einer vorbestimmten Position in derselben Weise wie das Bandzugstellelement 61 fest angeordnet und übt die Spannungssteuerung zum Unterdrücken der Spannungsänderung des Magnetbands 50 und zum Erhalten der Spannung auf einem gleichbleibenden Wert durch eine geschlossene Schleife aus.
Da das Spannungssteuersystem durch eine geschlossene Schleife ausgebildet ist, wie vorstehend beschrieben, ist die Steuerung in einem breiteren Frequenzband als bei einer herkömmlichen mechanischen Spannungssteuerung gewährleistet und das Leistungsvermögen des Spannungssteuersystems wird erhöht.
Die Einzelheiten der Struktur des Prinzips der Spannungssteuerung werden weiter nachstehend beschrieben.
Da die DTF-Operation in dem Bereich, in welchem die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 korrigierbar ist, vollständig dasselbe wie jenes der herkömmlichen Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe ist, wird deren Erläuterung ausgelassen. In diesem Fall erzeugt der Qualitätswiedergabe-Signalgenerator 80 auch kein Signal.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich jedoch vom Stand der Technik dadurch, da ein Nachführfehler durch die Zusammenarbeit des Kopfstellelements 76 und des Bandzugstellelements 61 korrigiert wird, die DTF-Steuerung mit einem breiten dynamischen Bereich realisiert wird.
Die Operation des Servosystems in einem Hochgeschwindigkeitsbereich, in welchem die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 nicht korrigierbar ist, welcher der Hauptteil der vorliegenden Erfindung ist, wird nachstehend erläutert. Wenn das Gerät mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird, welche die Korrektur der Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 unmöglich macht, werden in einem herkömmlichen Gerät Rauschstreifen oder Mosaikmuster auf dem Wiedergabebildschirm angezeigt.
In der vorliegenden Erfindung wird durch die Operation des Bandzugstellelements 61 und des Bandspannungsstellelements 62 gemäß dem vorstehend beschriebenen Operationsprinzip die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 auf der Drehtrommel 51 periodisch in einen Bereich verringert, in welchem die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 korrigierbar ist. Während die Geschwindigkeit des Magnetbands in dem Bereich ist, welcher es dem Kopfstellelement 76 ermöglicht, die Bandgeschwindigkeit zu korrigieren, in anderen Worten, in der Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, die Menge der relativen Lageverschiebung zwischen der Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband 50 und dem Magnetkopf 52, wird der Nachführfehler durch ein DTF-Steuersystem korrigiert, welches in Fig. 12 ausführlich beschrieben ist. Ein Nachführfehlersignal wird durch das bekannte Wobbelverfahren, das Pilotverfahren oder dergleichen gewonnen. Auf diese Weise ist es möglich, ein Bild mit guter Wiedergabe ohne ein Rauschen, das durch Spurabweichung in der Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, verursacht wird.
Die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, beträgt mindestens 1/f Sekunden, wie in der Erläuterung des Prinzips beschrieben.
Das Qualitätswiedergabesignal zum Ansteuern des Bandzugstellelements 61 und des Bandspannungsstellelements 62 wird von dem Qualitätswiedergabe-Signalgenerator 80 ausgegeben. Das Qualitätswiedergabesignal 80 erfaßt die Geschwindigkeit des Magnetbands, welche nicht durch das Kopfstellelement 76 korrigiert werden kann, aus den Eingaben eines Bandgeschwindigkeitssignals, wie z. B. ein Bandantrieb-FG-Signal und ein Trommel-PG-Signal. Auf der Grundlage des in der Erläuterung des Prinzips beschriebenen Grundsatzes gibt der Qualitätswiedergabe-Signalgenerator 80 ein Ansteuerspannungsmuster zum Betrieb des Bandzugstellelements 61 und des Bandspannungsstellelements 62 aus, um ein Geschwindigkeitsmuster auszubilden, wie es z. B. in Fig. 7C gezeigt ist. In einer Periode anders als die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, da kein wiedergegebenes Bild erhalten wird, wenn ein gutes Bild, das in der Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, in einem Bildspeicher oder dergleichen in jeder Zyklusperiode gespeichert wird, und das gespeicherte Bild in einer Periode anders als die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, ausgegeben wird, ist die kontinuierliche Hochgeschwindigkeitswiedergabe möglich. Durch diese Operation wird ein gut wiedergegebenes Bild, frei von Rauschen, welches in einem herkömmlichen Servosystem unmöglich ist, kontinuierlich erhalten, obgleich es aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden unterbrochenen Bildern zusammengesetzt ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird das Magnetband 50 in jedem zustand bei der optimalen Bandspannung gehalten, da das Bandspannungsstellelement 62 durch einen geschlossene Steuerkreis in einem Bandspannungsservosystem in einem breiteren Bereich als ein herkömmliches mechanisches Stellelement gleichbleibend wirksam ist. Auf Grund dieser Wirkung ermöglicht das Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe der vorliegenden Erfindung das Erzeugen eines gut wiedergegebenen Bilds in einem breiten Bandgeschwindigkeitsbereich von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit.
Die Bandstellelemente 61, 62 können eine bogenförmige Bewegung ausführen, wie in Fig. 13 gezeigt ist.

DTF-Steuerung

Die Operation der DTF-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend erläutert.
Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels der DTF- Steuerung. In der vorliegenden Erfindung wird ein Nachführfehlersignal von einem Wiedergabesignal erfaßt, das von dem Magnetkopf 52 in einem Pilotsystem zugeführt wird, das in dem Stand der Technik gezeigt ist, und das Kopfstellelement 76 und das Bandzugstellelement 61 sind für die Nachführsteuerung elektrisch verbunden. In anderen Worten, das zweistufige Koppelsteuersystem wird in die vorliegende Erfindung übernommen.
In Fig. 14 werden die Ausgaben der DTF-Steuerung von den Stellelementen 76 und 61 durch eine Addiervorrichtung 85 zu der Zielspurposition addiert, und ein Nachführfehlersignal wird beiden Stellelementen durch einen Kompensator 86 zugeführt.
Die Ausgabe des Kompensators 86 wird dem Kopfstellelement 76 direkt zugeführt und gleichzeitig dem Bandzugstellelement 61 durch eine Kopfstellelement-Ersatzschaltung 87, einen Kompensator 88 und eine Addiervorrichtung 89 zugeführt. Daher kennzeichnet die Ausgabe der Ersatzschaltung 87 den Wert, der durch das Kopfstellelement 76 berechnet ist. Ein Signal für Qualitätswiedergabe wird dem anderen Eingangsanschluß der Addiervorrichtung 89 zugeführt.
Das Spannungssteuersystem schließt eine Spannungsberechnungsvorrichtung 92 und eine Spannungsservoschaltung 83 ein, wie in Fig. 12 gezeigt. Ein Spannungsberechnungssignal wird der Spannungsservoschaltung 83 von der Spannungsberechnungsvorrichtung 92 zugeführt. Ein Ansteuersignal, das dem Bandzugstellelement 61 des DTF-Steuersystems zugeführt ist, wird zusammen mit der Ausgabe der Spannungsservoschaltung 83 einer Addiervorrichtung 91 zugeführt.
Die Ausgabe der Addiervorrichtung 91 wird dem Stellelement 62 zugeführt und die Ausgabe zu der Spannungsberechnungsvorrichtung 92 zum Ausgeben einer berechneten Spannung, welche die Spannungsrolle des Stellelements 62 von dem Band aufnimmt. Die Ausgabe der Spannungsberechnungsvorrichtung 92 wird einer Subtraktionsvorrichtung 90 zugeführt.
Die Spannungsberechnungsvorrichtung 92 simuliert elektrisch das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung des Bandspannungsstellelements 62 und der Verschiebung der Bandspannungsrolle 69 unter Verwendung der (Eingangsspannung)/(Verschiebung)-Übertragungskennlinie in dieser Ausführungsform.
Ein solches zweistufiges Koppelsteuersystem ist bekannt, z. B. aus den Transaktionen des Optical Memory Symposium 1985, gehalten vom 12. 12. bis 13. 12. 1985. Auf dem Gebiet der Bildplatten-Nachführsteuerung ist es als eine Steuerung in einem dynamischen Bereich bekannt.
Auf dem Gebiet der Nachführsteuerung eines VTR wird jedoch ein Nachführfehler herkömmlich nur durch das Kopfstellelement 76 korrigiert, das in der Drehtrommel 50 angeordnet ist, wodurch ein solches zweistufiges Koppelsteuersystem nicht anwendbar ist. Da in der vorliegenden Erfindung das Bandzugstellelement 61 neuerdings als eine Nachführfehler- Korrekturvorrichtung angeordnet ist, ist die Anwendung eines zweistufigen Koppelsteuersystems möglich, so daß die DTF- Steuerung in einem breiten Frequenzband und einem weiten dynamischen Bereich mit hoher Genauigkeit ermöglicht wird.
In der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf einen Digital-VTR anwendbar. Da in einem Digital-VTR die Menge der Aufzeichnungsdaten zunimmt, ist die hochdichte Aufzeichnung durch Verringern des Spurabstands wesentlich, um die Forderung nach einer höheren Bildqualität, der Multifunktion, der Langzeitaufzeichnung und dergleichen zu erfüllen. Die Aufzeichnungsspur weist im allgemeinen eine Nichtlinearität einer Spur (nachstehend als "Spurschwankung" bezeichnet) auf, die hauptsächlich durch eine mechanische Einflußgröße verursacht ist. Da der Spurabstand geringer als die Menge der Spurschwankung mit einer solchen Verkleinerung der Spurbreite wird, ist zur exakten Verfolgung der schmalen Spur die DTF-Steuerung mit einem gesteuerten Bereich erforderlich, der mindestens zehnmal so groß wie die Grundfrequenz der Spurschwankung ist. Die Grundfrequenz der Spurschwankung hängt von der Drehfrequenz der Drehtrommel ab. Wenn z. B. die Drehfrequenz der Drehtrommel 1800 min&supmin;¹ beträgt, ist das DTF-Steuersystem erforderlich, das einen gesteuerten Bereich von nicht weniger als 300 Hz aufweist.
Um über einen breiten gesteuerten Bereich zu verfügen, wird vom Kopfstellelement 76 verlangt, daß es eine gute Steuerbarkeit aufweist. In dieser Ausführungsform wird ein elektromagnetisches Stellelement übernommen, wie es in Fig. 15 gezeigt ist.
Der Magnetkopf 52 wird über einen Spulenkörper 94 durch eine Blattfeder 93 getragen, und um den Spulenkörper 94 ist eine Erregerspule 95 gewickelt.
Der Spulenkörper 94 wird an beiden Enden durch ein zylinderförmiges Joch 98 und diskale Joche 99, 100 kardanische Federn 96, 97 axial bewegbar getragen. Ein Anordnungselement aus einem Kunststoffmaterial ist an jeder Verbindung zwischen der kardanischen Feder 96 (97) und dem Spulenkörper 94 angeordnet.
Innerhalb des Spulenkörpers 94 sind zylinderförmige Permanentmagnete 102, 103 zwischen den Jochen 99 und 100 fest angeordnet, und ein mittleres Joch 104 ist zwischen beiden Permanentmagneten 102, 103 angeordnet.
Somit kann das Kopfstellelement 76, das den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, den Kopf 52 durch zweckentsprechende Steuerung des Erregungsstroms, der an die Erregungsspule 95 angelegt ist, in derselben Weise wie in einem herkömmlichen Stellelement, wunschgemäß bewegen, wie in Fig. 70 gezeigt ist.
Wie aus Fig. 15 deutlich wird, erfaßt eine Kopfposition- Erfassungsvorrichtung 105 ständig die Position des Kopfs 52 optisch oder elektromagnetisch.
Obgleich in Fig. 15 eine Zweikristallzelle oder andere Elemente als das Kopfstellelement 76 verwendet werden kann, solange es eine gute Steuerbarkeit aufweist, da diese Ausführungsform auf einen öffentlich verwendeten VTR angewendet ist, wird ein elektromagnetisches Stellelement im Hinblick auf die Wichtigkeit der geringen Kosten und der hohen Zuverlässigkeit übernommen. Selbst wenn ein elektromagnetisches Stellelement verwendet wird, ist das gewünschte gemeinsame Vorliegen der DTF-Steuerbarkeit und von Qualitätswiedergabe, wie in dem Stand der Technik beschrieben, unmöglich. Das elektromagnetische Stellelement in dieser Ausführungsform weist einen Aufbau auf, vorrangig DTF-Steuerbarkeit berücksichtigt. Durch Vergrößern des Elastizitätsmoduls der kardanischen Federn 96, 97, wie in Fig. 15 gezeigt, wird die primäre mechanische Resonanzfrequenz erhöht, wodurch eine Kennlinie erhalten wird, bei der die Phase flach von Null Grad bis zu einer Frequenz von etwa 1 kHz ist. Wenn jedoch der Elastizitätsmodul der kardanischen Federn 96, 97 auf diese Weise vergrößert wird, ist die Resonanzspitzenverstärkung erhöht, wodurch sich die Steuerbarkeit verschlechtert. Um dies zu verhindern, wird in dieser Ausführungsform die Lageinformation zu dem bewegbaren Abschnitt des Kopfstellelements durch die Kopfposition-Erfassungsvorrichtung 105, wie in Fig. 15 gezeigt, erfaßt. Das Positionssignal und die Ansteuerspannung für das Kopfstellelement 76 werden einer Geschwindigkeitsberechnungsvorrichtung, bestehend aus einer Schaltung, welche die (Eingangsspannung)/(Verschiebung)- Übertragungskennlinie des Kopfstellelements 76 elektrisch simuliert, und die Geschwindigkeit des bewegbaren Abschnitts des Kopfstellelements 76 wird berechnet. Die berechnete Geschwindigkeit wird invertiert zu der Erregungsspule 95 zum elektrischen Dämpfen zurückgeführt. Somit wirkt das Kopfstellelement 76 als ein Stellelement mit einer guten Steuerbarkeit bis in ein Hochfrequenzband.
Unter Verwendung eines solchen Stellelements als das Kopfstellelement 76 wird ein DTF-Steuersystem tatsächlich realisiert, welches zur DTF-Steuerung in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit in der Lage ist, doch da der Elastizitätsmodul der kardanischen Federn erhöht ist, als ein Ergebnis der Zuordnung der Wichtigkeit der DTF-Steuerbarkeit, ist ein großer Strom erforderlich, wenn das Stellelement mit einer großen Amplitude angesteuert wird, und Probleme, wie z. B. die Erzeugung von Wärme bei dieser Zeitbegrenzung der zulässigen Amplitude in einem engen Bereich, treten auf. In anderen Worten, der dynamische Bereich ist eingeengt.
Als eine Gegenmaßnahme kompensiert in der vorliegenden Erfindung das Kopfstellelement hauptsächlich für eine kleine Amplitude in einem Hochfrequenzband eines Nachführfehlers, während das neu angeordnete Bandzugstellelement 61 eine große Amplitude in einem Niederfrequenzband eines Nachführfehlers kompensiert. Das Bandzugstellelement 61 ist als ein elektromagnetisch angetriebenes Schwingspul-Stellelement ausgelegt, welches keine Tragfedern aufweist, wie in Fig. 16 gezeigt ist, damit es eine große Niederfrequenzverstärkung aufweist. Das Bandzugstellelement 61 weist einen ähnlichen Aufbau wie ein magnetischer Kreis auf, welcher zur praktischen Anwendung als ein Schwingarm-Stellelement gelangte, das ein Nachführarm-Stellelement eines Festplattenantriebsgeräts ist. Fig. 17 zeigt den magnetischen Kreis des Band zugstellelements 61, Fig. 18 zeigt das Prinzip der Ansteuerung des Bandzugstellelements 61, und Fig. 19 zeigt eine Schnittansicht des Bandzugstellelements 61.
Ein Rollenarm 64 wird durch ein Joch 106 der Ansteuervorrichtung 65 drehbar getragen, und ein Permanentmagnet 107 ist an dem Joch 106 fest angeordnet.
Wie aus Fig. 17 und Fig. 18 deutlich wird, ist der Permanentmagnet so magnetisiert, daß die Magnetisierungsrichtungen auf der linken und der rechten Seite entgegengesetzt sind. Eine bewegbare Spule 108 ist an einem Ende des Arms 64 fest angeordnet und ist in bezug auf die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten 107 rechtwinklig bewegbar.
Auf diese Weise ist es durch Zuführen eines angemessenen Stroms zu der Spule 108 möglich, die Bandlaufrolle 63 durch die elektromagnetische Wirkung der Spule 108 und des Permanentmagneten 107 in jede gegebene Position zu drehen.
Fig. 17, 18 und 19 zeigen das Magnetband-Zugstellelement 61, und es ist zu bevorzugen, daß das Bandspannungsstellelement 62 einen ähnlichen Aufbau aufweist.
Fig. 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Stellelement- Rollenpositionssensors. In Fig. 20 ist eine Drehwelle 109 des Stellelements mit einem Spiegeloberflächenabschnitt 109a ausgestattet. Das Licht von einer Lichtabstrahlvorrichtung 110 wird durch den Spiegelabschnitt 109a reflektiert und durch eine Lichtaufnahmevorrichtung 111 aufgenommen.
Die Lichtabstrahlvorrichtung 110 besteht vorzugsweise aus einer Kombination eines Laseroszillators und eines Kollimators oder dergleichen.
Wie aus Fig. 20 deutlich wird, erfolgt das Erfassen des Drehwinkels der Drehwelle des Stellelements 61 durch die Lichtaufnahmevorrichtung 111, wodurch es möglich wird, die Position der Rolle 63 zu erfassen.
Die Drehmomentkennlinie des Bandstellelements mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist nahezu flach, unabhängig von dem Verschiebungswinkel, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die (Verschiebungswinkel)/(Spannung)-Frequenz-Kennlinie eines Bandstellelements ist frei von einer mechanischen Resonanz bis zu einem hohen Frequenzband, wie in Fig. 21 gezeigt ist, so daß das Stellelement eine gute Steuerbarkeit aufweist.
In der vorliegenden Erfindung werden das Kopfstellelement 76 und das Bandzugstellelement 61 durch ein gemeinsames Steuersystem zum Korrigieren eines Nachführfehlers gesteuert. Die Koppelfrequenz der zweistufigen Koppelsteuerung (die Frequenz, bei welcher die Verstärkungen der Steuerschleifen der beiden Stellelemente gleich werden) wird wie folgt bestimmt. Die Grundfrequenz eines Nachführfehlers, der durch einen Nichtlinearitätsfehler infolge der mechanischen Eigenschaft E verursacht ist, während der Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe, welche einen breiten dynamischen Bereich erfordert, wird hauptsächlich durch die Frequenz des Ansteuermusters des Bandzugstellelements 61 bestimmt. Da das Bandzugstellelement 61 mit einer Frequenz im Gleichlauf mit der Drehfrequenz der Trommel angesteuert wird, z. B. ein Dreiecksignal mit einer Frequenz von X Hz, während der Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe, wie vorstehend beschrieben, wird die Amplitude einer Niederfrequenzkomponente eines Nachführfehlers von nicht mehr als X Hz groß, so daß diese Komponente hauptsächlich durch das Bandzugstellelement 61, welches einen breiten bewegbaren Bereich aufweist, korrigiert werden muß.
Aus diesem Grund wird die Koppelfrequenz in dieser Ausführungsform in der Nähe von X Hz eingestellt. In dieser Ausführungsform ist X = 7,5. In anderen Worten, durch Auswahl der gemeinsamen Frequenz auf diese Weise ist es möglich, eine Hochfrequenzkomponente eines Nachführfehlers hauptsächlich dem Kopfstellelement 76 zuzuordnen, welches ein hohes Hochfrequenz-Nachführvermögen aufweist, und eine Niederfrequenzkomponente eines Nachführfehlers hauptsächlich dem Bandzugstellelement 61 zuzuordnen, welches ein großes Nie derfrequenz-Drehmoment und ein hohes Niederfrequenz- Nachführvermögen aufweist. Auf diese Weise folgen in einem zweistufigen Koppelsteuersystem zwei Stellelemente gleichzeitig einem Steuerziel, und die Steuerbarkeit zum Folgen des Ziels wird in zwei Teile unterteilt, abhängig von dem Frequenzband. Wenn daher der Phasenunterschied des Stellelement-Steuersystems 180 Grad bei der Koppelfrequenz ist, wird der Gesamtgewinn -∞ dB (Gegenresonanz wird verursacht). In dieser Ausführungsform wird das System durch den Aufbau stabilisiert, in welchem die Bewegung des Bandzugstellelements 61 der Bewegung des Kopfstellelements 76 folgt und die Menge der Phasenkompensation bei der Koppelfrequenz durch Polpositionieren bestimmt wird.
Da in dem in Fig. 14 gezeigten Steuersystem die Gs-Komponente oder die Niederfrequenzkomponente eines Nachführfehlersignals nur durch das Bandzugstellelement 61 korrigiert wird, ist die Korrekturmenge manchmal eingeschränkt. Fig. 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Steuersystems, in welchem die Korrektur einer Niederfrequenzkomponente dem Bandzugstellelement 61 und dem Bandantriebsmotor 59 oder dem Aufwickelspulenmotor 56 zugeordnet wird. In diesem Steuersystem wird die Position der bewegbaren Bandlaufrolle 63 erfaßt, und die Gs-Komponente der Abweichung der erfaßten Position von der Bezugsposition (z. B. der Mittelpunkt des Bewegungsbereichs) wird zu dem Bandantriebsmotor 59 oder dem Aufwickelspulenmotor 56 zurückgeführt. Durch diesen Aufbau werden die zwei Stellelemente 76, 61 des zweistufigen Koppelsystems innerhalb der jeweiligen Bewegungsbereiche gleichbleibend betrieben.

Operation der DTF-Steuerung

Das Prinzip der DTF-Steuerung ist vorstehend beschrieben worden. Deren Operation wird nun unter Bezugnahme auf das in Fig. 23 gezeigte Blockdiagramm beschrieben, welches durch Umschreiben des in Fig. 14 gezeigten DTF-Steuersystems erhalten wird.
Fig. 23 zeigt ein Blockdiagramm der DTF-Steuerung in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche durch Übertragungsfunktionen dargestellt wird. Das Symbol s stellt einen Laplace-Operator dar.
In Fig. 23 bezeichnet das Bezugszeichen 120 eine Übertragungsfunktionsschaltung als eine Vorrichtung zum Trennen eines Nachführfehlersignals in eine Niederfrequenzkomponente und eine Hochfrequenzkomponente. Die Hochfrequenzkomponente wird zu dem DTF-Steuersystem zurückgeführt, und eine Niederfrequenzkomponente wird zu dem Bandantriebsmotor 59 oder dem Aufwickelspulenmotor 56 zurückgeführt. Das Bezugszeichen 86 bezeichnet eine Übertragungsfunktionsschaltung zur Darstellung eines Kompensationsfilters, welches ein primäres Tiefpaßfilter ist, der durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
Das Bezugszeichen 121 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Verstärkung eines Verstärkers zum Justieren der Servoverstärkung für die DTF-Steuerung darstellt. Das Kopfstellelement 76 wird durch eine Übertragungsfunktionsschaltung dargestellt, welche die (Eingangsspannung)/(Verschiebung)-Übertragungskennlinie darstellt. Die Symbole KHτ, RT, mH, CH und RH sind Übertragungsfunktionen, die jeweils eine Drehmomentkonstante, einen Spulenwiderstand, eine Masse des bewegbaren Abschnitts, einen Viskositätskoeffizient und einen Elastizitätsmodul darstellen. Das Bezugszeichen 87 bezeichnet eine Übertragungsfunktionsschaltung zur Darstellung des Filters zur elektrischen Simulation der Frequenzkennlinie des Kopfstellelements 76 und stellt eine Ersatzschaltung des Stellelements 76 dar. Das Bezugszeichen 88 bezeichnet eine Übertragungsfunktionsschaltung zur Darstellung eines Kompensators, welcher ein Leseverzögerungsfilter ist und durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
Das Bezugszeichen 122 bezeichnet eine Übertragungsfunktion zur Darstellung einer Verstärkung eines Verstärkers. Das Bandspannungsstellelement 61 wird durch eine Übertragungsfunktionsschaltung für die (Eingangsspannung)/(Verschiebungswinkel) -Kennlinie dargestellt. Die Symbole KHτ, RT, JT und CT sind Übertragungsfunktionen zur Darstellung jeweils einer Drehmomentkonstanten, eines Spulenwiderstands, einer Trägheit des Drehabschnitts und eines Viskositätskoeffizienten des Drehabschnitts. Das Bezugszeichen 75 ist eine nicht- lineare Funktion des Drehwinkels β, welche die Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel des Bandzugstellelements 61 und dessen Verschiebungsmenge in der Breitenrichtung der Aufzeichnungsspur, wie in Fig. 10 gezeigt ist, darstellt. Wenn das Bandzugstellelement 61 in einem schmalen Bereich verwendet wird, in welchem der Drehwinkel beschränkt ist, z. B. in der Nähe des Punkts, an welchem der Verschiebungswinkel von dt und dessen Verschiebungsmenge in der Breite der Aufzeichnungsspur β&sub0;, f&sub3;(β) sind, kann angenähert werden:
Ein Positionssensor 66 wird durch eine Übertragungsfunktionsschaltung für die Verstärkung des Sensors dargestellt, der die (Eingangsspannung)/(Verschiebungswinkel)-Kennlinie aufzeigt. Das Bezugszeichen 124 ist eine Übertragungsfunktionsschaltung zur Darstellung eines Kompensationsfilters zum Stabilisieren der Positionssteuerschleife zum elektrischen Fixieren der Position des Bandzugstellelements 61. Das Kompensationsfilter ist ein Leseverzögerungsfilter, das durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
Das Bezugszeichen 125 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Verstärkung eines Verstärkers zum Bestimmen der Schleifenverstärkung der Positionssteuerschleife darstellt.
Ein Nachführfehlersignal, welches aus einem Wiedergabesignal des Magnetkopfs durch ein Pilotsystem gewonnen wird, wird durch das Tiefpaßfilter 120 geleitet, in welchem die Grenzfrequenz mehrere Hz beträgt, und die Niederfrequenzkomponente wird zu dem Bandantriebsmotor 59 oder dem Aufwickelmotor 56 zurückgeführt. Gleichzeitig wird die Phase des Nachführfehlersignals durch den Kompensator 86, bestehend aus einem primären Verzögerungsfilter mit einer niedrigen Frequenz, in welchem die Grenzfrequenz mehrere Hz beträgt, kompensiert, und das Nachführfehlersignal wird durch einen Verstärker 121 verstärkt. Das verstärkte Nachführfehlersignal wird dem Ansteuerverstärker (nicht gezeigt) des Kopfstellelements 76 zugeführt, um so das Kopfstellelement 76 anzusteuern. Demzufolge wird der Magnetkopf 52 bewegt, und die erste Steuerschleife wird geschlossen. Die Ausgabe des Verstärkers 121 wird der Kopfstellelement-Ersatzschaltung 87 eingegeben, welche ein Filter ist, das die (Eingangsspannung)/(Verschiebung)-Kennlinie des Kopfstellelements 76 elektrisch simuliert, einem zweiten Verzögerungsfilter in dieser Ausführungsform, in welchem die Grenzfrequenz die primäre Resonanzfrequenz des Kopfstellelements 76 ist. Das Ausgangssignal wird dem Kompensator 88 zugeführt, so daß die zweistufige Steuerschleife mit der ersten Steuerschleife stabilisiert wird. Z. B. wird dieses Signal dem Kompensator 88 zugeführt, aufgebaut aus dem Filter, der durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
wobei die Übertragungsfunktionen T&sub2; und n&sub2; so bestimmt sind, daß alle in Fig. 24 gezeigten Pole des Steuersystems in dem Bereich der negativen, realen Achse (konvergente Polpositionierung) angeordnet sind. Die Ausgabe des Kompensators 88 wird durch den Verstärker 122 auf einen Gewinn verstärkt, welcher es zuläßt, die Ausgabe mit der ersten Schleife mit X Hz zu koppeln, und wird einem Ansteuerverstärker (nicht gezeigt) durch eine Addiervorrichtung 123 der Positionssteuerschleife des Bandzugstellelements 61 und einer Addiervorrichtung 89 für ein Signal für Qualitätswiedergabe zugeführt, um das Bandzugstellelement 61 anzusteuern. Demzufolge wird das Magnetband 50 durch die in Fig. 14 gezeigte Schaltung 75 der mechanischen Eigenschaft E in die Laufrichtung bewegt, und die zweite Steuerschleife wird geschlossen, um den Nachführfehler zu korrigieren.
In dieser Ausführungsform wird durch die vorstehend beschriebenen zwei elektrisch gekoppelten Elemente der zweistufigen Koppelsteuerschleife die DTF-Steuerung in einem breiten Frequenzband und einem weiten dynamischen Bereich mit hoher Genauigkeit realisiert. Die Kennlinie des offenen Steuerkreises dazu ist in Fig. 25 gezeigt.
In dem in Fig. 23 gezeigten System wird ein Teil der Gs- Komponente eines Nachführfehlers durch das Bandzugstellelement 61 korrigiert. Da der Bewegungsbereich für das Bandzugstellelement 61 begrenzt ist, wird die restliche Gs-Komponente zu dem Bandantriebsmotor 59 oder dem Aufwickelmotor 56 zurückgeführt. Natürlich ist die Servoverstärkung zu diesem Zeitpunkt so ausgebildet, daß sie größer als die des zweistufigen Koppelsteuersystems ist, das nur aus dem Bandzugstellelement 61 aufgebaut ist.
Da gemäß diesem Aufbau die zwei Stellelemente 76, 61 des zweistufigen Koppelsteuersystems nahezu von der Korrektur der Gs-Komponente ausgenommen sind, können sie in dem Bewegungsbereich stetig betrieben werden.
Da gemäß diesem System die DTF-Steuerung jedoch durch Rückführen der Niederfrequenzkomponente eines Nachführfehlers zu dem Bandzugstellelement 61 und die Bewegung des Magnetbands 50 in die Laufrichtung ausgeübt ist, wird prinzipiell eine Spannungsänderung verursacht. Um dies zu verhindern werden in dieser Ausführungsform durch Anlegen der Ansteuerspannung für das Bandzugstellelement 61 auch an das Bandspannungsstellelement 62, wie in Fig. 14 gezeigt, die zwei Bandstellelemente 61, 62 in jedem Modus (z. B. Normalgeschwindigkeit-Wiedergabemodus oder Hochgeschwindigkeit-Qualitätswiedergabemodus) unterschiedlich betrieben. Diese differenzierte Wirkung wird bei der Unterdrückung der Spannungsänderung, verursacht durch die Nachführoperation des Bandzugstellelements 61, angestrebt. Jedoch nur dann, wenn die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der zwei Bandstellelemente 61, 62 vollständig gleich sind, ist die exakte Unterdrückung möglich. Selbst wenn eine gleiche Spannung an die zwei Bandstellelemente 61, 62 angelegt wird, ist es im allgemeinen unmöglich, die zwei Bandstellelemente 61, 62 in vollständig derselben Weise zu betreiben, infolge der Ungleichmäßigkeit der mechanischen und elektrischen Eigenschaften, und eine Spannungsänderung ist unvermeidbar. In der vorliegenden Erfindung wird die Spannungsänderung in jedem Modus durch ein Spannungssteuersystem durch einen geschlossenen Steuerkreis, welcher nachstehend ausführlich beschrieben ist, auf den optimalen Spannungswert korrigiert.

Operation des Spannungssteuersystems

Die Operation eines Spannungssteuersystems in dieser Ausführungsform wird nachstehend erläutert.
Wenn in einem herkömmlichen Spannungssteuersystem die Kraft der Feder 22 mit der Bandspannung im Gleichgewicht ist, wird die Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms 21 als die Spannung betrachtet, und die Verschiebungsmenge wird zu dem Aufwickelmotor 6 als der erfaßte Spannungswert zurückgeführt, wie in Fig. 81 gezeigt ist.
Strenggenommen liegt es an der Federresonanzfrequenz des Spannungssteuerarms 21, welcher durch die Feder getragen wird, daß die Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms 21, der durch die Feder getragen ist, proportional der Bandspannung ist, und über die Federresonanzfrequenz hinaus weicht die Phase der Änderung der Spannung, die an dem Spannungs steuerarm 21 anliegt, von der Phase der Änderung der Position des Spannungssteuerarms 21 ab. Tatsächlich ist die Phase bei der Federresonanzfrequenz um 90 Grad verschoben und um 80 Grad bei einer höheren Frequenz verschoben. Als eine Gegenmaßnahme in einem herkömmlichen Spannungssteuersystem ist der gesteuerte Bereich durch die Phasenverschiebung des Federtragsystems mit dem Spannungssteuerarm 21 begrenzt. Dies bedeutet, daß die durch den Spannungssteuerarm 21 erfaßbare Spannung auf das Frequenzband nicht höher als die Federresonanzfrequenz des Federtragsystems mit dem Spannungssteuerarm 21 begrenzt ist. Es wird natürlich erwägt, den Spannungssteuerarm leichter zu gestalten oder die Federkonstante zu erhöhen, um die Federresonanzfrequenz zu erhöhen. Es besteht jedoch eine Begrenzung in der Verringerung des Gewichts des Spannungssteuerarms, und wenn die Federkonstante erhöht wird, bewegt sich der Spannungssteuerarm 21 nicht, selbst wenn eines Spannungsänderung vorliegt, wodurch die Erfassungsgenauigkeit vermindert wird.
In dieser Ausführungsform wird der Spannungssteuerarm nicht durch eine Feder mechanisch getragen, sondern wird durch eine elektrische Positionssteuerung sozusagen elektrisch federnd getragen. Zusätzlich zu der elektrischen Positionssteuerung wird das Frequenzband, in welchem die Spannung erfaßbar ist, vergrößert und demzufolge wird auch die Spannungssteuerung mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Dieses Verfahren ist in Fig. 26 gezeigt.
Fig. 26 zeigt ein Blockdiagramm eines Spannungssteuersystems in dieser Ausführungsform. In Fig. 26 bezeichnet das Bezugszeichen 126 eine Schaltung für eine elektrische Eigenschaft des Spannungsstellelements 62, welche die (erzeugtes Drehmoment)/(Eingangsspannung)-Kennlinie darstellt. Das Bezugszeichen 127 bezeichnet eine Schaltung für eine mechanische Eigenschaft des Spannungsstellelements 62, welche die (Verschiebungswinkel)/(zugeführte Spannung)-Kennlinie darstellt. Das Bezugszeichen 128 bezeichnet eine Schaltung für ein mechanische Bandeigenschaft F, welche durch verschiedene Eigenschaften bestimmt ist, wie z. B. die Länge des Arms 70 des Bandspannungsstellelements 62, die geometrische Lagebeziehung zwischen der Bandspannungsrolle 69 und den fest angeordneten Bandlaufrollen 73, 74, der (Spannung)/(Belastung)-Kennlinie des Magnetbands 50 in der Längsrichtung und der Querschnittsfläche des Magnetbands 50. Das Bezugszeichen 129 bezeichnet eine Schaltung für eine mechanische Bandlaufeigenschaft, welche durch verschiedene Eigenschaften bestimmt ist, wie z. B. die geometrische Lagebeziehung zwischen der Bandspannungsrolle 69 und den fest angeordneten Bandlaufrollen 73, 74, dem Gleichgewicht der Kräfte des Magnetbands 50 und der Bandspannungsrolle 69 und der geometrischen Lagebeziehung zwischen der Bandspannungsrolle 69 und der Drehwelle der Ansteuervorrichtung 71 für das Spannungsstellelement 62.
Das Bezugszeichen 130 bezeichnet eine Positionssteuervorrichtung zum elektrischen Fixieren des Spannungsstellelements 62 in der Bezugsposition. Das Bezugszeichen 131 bezeichnet eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern des Bandspannungsstellelements 62. Das Bezugszeichen 132 bezeichnet eine Spannungsberechnungsvorrichtung zum elektrischen Berechnen der Bandspannung aus der Ansteuerspannung oder dem Ansteuerstrom und der erfaßten Verschiebungsmengenausgabe von dem Positionssensor 72. Die Bezugszeichen 133 und 134 bezeichnen Kompensatoren zum Rückführen der Differenz zwischen der berechneten Spannungswertausgabe von der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 und dem Bezugsspannungswert, der Menge der Spannungsänderung, verursacht durch externe Störungen auf das Bandspannungsstellelement 62 und dem Abwickelspulenmotor 55, um so die Steuerung zu stabilisieren. Eine Ansteuervorrichtung 135 steuert den Abwickelspulenmotor 55 an.
Das Bezugszeichen 136 bezeichnet eine Schaltung für eine mechanische Bandeigenschaft G, welche die Bandspannungsänderungseigenschaft, verursacht durch eine Änderung des Drehwinkels, darstellt. Eine Subtraktionsvorrichtung 137 berechnet die Differenz zwischen der berechneten Spannungswertausgabe von der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 und dem Bezugsspannungswert. Eine Additionsvorrichtung 138 addiert das Positionssteuersignal von der Positionssteuervorrichtung 130 zu dem Spannungssteuersignal von dem Kompensator 133.
In Fig. 26 wird die Gesamtspannung des Magnetbandlaufsystems durch Addieren einer externen Spannungsstörung (externe Störung, verursacht durch die dynamische Reibung, aufgenommen durch das Band von der Welle und der Trommel sowie eine Änderung des Reibungskoeffizienten des Bands und eine externe Störung in der Längsrichtung des Bands) zu der Summe der Änderung in dem Spannungswert, verursacht durch die Änderung des Drehwinkels des Bandspannungsstellelements 62 und der Änderung der Spannung, verursacht durch die Änderung des Drehwinkels des Aufwickelmotors 55. Auf der Grundlage der auf diese Weise erhaltenen Spannung wird das Bandspannungsstellelement 62 verlagert.
Die Ansteuervorrichtung 71 für das Bandspannungsstellelement 62 ist bereits unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben worden, doch wird sie nachstehend ausführlicher erläutert. Der magnetische Kreis wird durch ein Joch 106 und einen Permanentmagnet 107 geschlossen, welcher in der Richtung rechtwinklig zu der Drehoberfläche einer bewegbaren Spule 108 magnetisiert ist und in welcher die Magnetisierungsrichtung in bezug auf die Drehbogenrichtung in zwei entgegengesetzte Richtungen geteilt wird. Daher wird eine hohe magnetische Flußdichte in der rechtwinkligen Richtung zu der Drehoberfläche der bewegbaren Spule 108 erzielt. Wirkt ein Strom auf die bewegbare Spule 108 ein, wird die bewegbare Spule 108 durch die Kraft gedreht, verursacht in den Abschnitten, die in Fig. 18 durch die Bezugszeichen 108a, 108b bezeichnet sind, gemäß der Flemingschen Linke-Hand-Regel. Um ferner die Verschiebungsmenge des Arms 70 oder der Bandspannungsrolle 69 zu messen, ist ein optischer Positionssensor angeordnet, wie z. B. jener in Fig. 20 gezeigte, wie vorstehend beschrieben ist.
Der in Fig. 20 gezeigte Aufbau ist in dem Fall geeignet, in welchem die Grundwelle der Spannungsänderung eine hohe Frequenz aufweist und in einem weiten dynamischen Bereich ist.
Es ist selbstverständlich, daß in dem Fall, in welchem die Grundwelle der Spannungsänderung eine verhältnismäßig niedrige Frequenz und eine kleine Amplitude aufweist, es möglich ist, eine LED zu verwenden, welche kostengünstiger ist als die Lichtabstrahlvorrichtung 110, und eine Trennerfassungsvorrichtung, welche billiger ist, als der Lichtaufnahmeabschnitt 111. Es ist auch möglich, die Position durch eine magnetische Vorrichtung zu erfassen, welche billiger ist, wie in Fig. 27 und in Fig. 28 gezeigt.
In Fig. 27 ist ein Hall-Element 140 einstückig mit der Erregerspule 108 auf dem Arm angeordnet, und das Hall-Element kann die Drehposition der Spannungsrolle 63 im Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten 107 elektrisch erfassen.
In Fig. 28 ist ein Hall-Element 141 auf der Erregerspule 108 auf der entgegengesetzten Seite der Drehwelle 109 angeordnet, und der Permanentmagnet 142, der zur Positionserfassung fest angeordnet ist, sowie das Hall-Element 141 können die Position der Spannungsrolle 63 im gegenseitigen Zusammenwirken elektrisch erfassen.
Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau wird das Bandspannungsstellelement 62 durch eine elektromagnetische Kraft angetrieben und kann dessen eigene Verschiebungsmenge erfassen.
Da in dieser Ausführungsform die Spannungsberechnungsvorrichtung 132 eine Vorrichtung darstellt, welche in der modernen Steuertheorie als eine gleichdimensionale Beobachtungsvorrichtung bezeichnet ist (nachstehend als "Spannungsberechnungsvorrichtung" bezeichnet), welche die Übertragungskennlinie (Ansteuerstrom/Verschiebung) des Bandspannungsstellelements 62 elektrisch simuliert, ist es möglich, die an dem Bandspannungsstellelement 62 anliegende Bandspannung in einem breiteren Frequenzband im Vergleich mit der herkömmlichen mechanischen Spannungserfassungsvorrichtung zu erfassen, wie jene in Fig. 81 gezeigte.
Das vorstehend beschriebene Prinzip wird nachstehend ausführlicher erläutert. Fig. 29 zeigt die Übertragungsfunktionen der Spannungsberechnungsvorrichtung 132.
Fig. 29 wird durch Umwandeln des in Fig. 26 gezeigten Blockdiagramms des Spannungssteuersystems in Übertragungsfunktionen der Steuertheorie erhalten. Das Symbol s ist ein Laplace-Operator.
Das Bezugszeichen 126 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, die den Spulenwiderstand R in dem Bandspannungsstellelement 62 und die Kraftkonstante Kτ des elektromagnetischen Ansteuerabschnitts einschließt, 127 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Trägheit J des bewegbaren Abschnitts des Bandspannungsstellelements 62 und die Viskositätsfunktion C einschließt, 128 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Übertragungseigenschaft der Änderung der Bandspannung in bezug auf die Änderung des Drehwinkels des Bandspannungsstellelements 62 kennzeichnet, und 131 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Übertragungseigenschaft kennzeichnet, welche die Bandspannung auf das Bandspannungsstellelement 62 überträgt.
Das Bezugszeichen 130a bezeichnet ein Phasenvoreilungsfilter, welches ein Kompensator zum Kompensieren eines Positionsfehlersignals ist, das eine Differenz zwischen der Positionssignalausgabe von dem Positionssensor 72 der Positionssteuergruppe zum elektrischen Fixieren der Bezugsposition des Bandspannungsstellelements 62 und dem Bezugspositionssignal PN ist, und das Bezugszeichen 130b bezeichnet den Gewinn eines Verstärkers zum Bestimmen der Kreisverstärkung eines Positionssteuer-Rückführkreises. Das Bezugszeichen 133a bezeichnet ein Hochpaßfilter, welches ein Teil des Kompensators 133 zum Rückführen einer verhältnismäßig hohen Frequenzkomponente in den Steuerbereich in dem Spannungssteuersystem für das Bandspannungsstellelement 62 ist, und das Bezugszeichen 133b bezeichnet die Verstärkung eines Verstärkers zum Bestimmen der Schleifenverstärkung einer Rückkopplungsschleife in bezug auf das Bandspannungsstellelement 62. Das Bezugszeichen 134a bezeichnet einen Tiefpaßfilter, welches ein Teil des Kompensators 133 zum Rückführen einer verhältnismäßig niederfrequenten Komponente in dem gesteuerten Bereich des Spannungssteuersystems für den Abwickelmotor 55 ist, und das Bezugszeichen 134b ist die Verstärkung eines Verstärkers zum Bestimmen der Schleifenverstärkung der Rückkopplungsschleife in bezug auf den Wickelmotor 55. Das Bezugszeichen 55a bezeichnet eine Übertragungsfunktion, die den Spulenwiderstand RL und die Drehmomentkonstante KLZ einschließt, und das Bezugszeichen 55b bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Drehträgheit JL des Wickelmotors 55 einschließt. Das Bezugszeichen 136 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die (Bandspannung)/(Winkel)-Kennlinie darstellt, die den Einfluß der Winkeländerung des Wickelmotors 55 auf die Bandspannung kennzeichnet.
Das Bezugszeichen 150 ist eine Übertragungsfunktionsschaltung, welche die Übertragungsfunktion 126 elektrisch simuliert, und 151 sowie 152 sind Übertragungsfunktionsschaltungen, welche die Übertragungsfunktion 127 durch die gleichwertige Umsetzung der Steuertheorie elektrisch simulieren. Das Bezugszeichen 153 und das Bezugszeichen 154 sind die Rückkopplungsverstärkungen der Beobachtungsvorrichtung (Spannungssteuersystem), welche zurückgeführt werden, um die Differenzen zwischen der Ausgabe des Positionssensors 72 und den jeweiligen Ausgaben der Übertragungsfunktionsschaltungen 150, 151 und 152 auf Null zu bringen, damit die dynamischen Eigenschaften der Übertragungsfunktionsschaltungen 150, 151 und 152, welche die Eigenschaften des Bandspannungsstellelements 62 elektrisch simulieren, mit den Eigenschaften des wirklichen Bandspannungsstellelements 62 übereinstimmen. Das Bezugszeichen 155 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, dargestellt durch die Umkehreigenschaft der Übertragungsfunktion 131.
Wenn in Fig. 29 eine Ansteuerspannung, die dem Bandspannungsstellelement 62 einzugeben ist, der Schaltung 150 eingegeben wird, welche den Spulenwiderstand R und die Kraftkonstante Kτ elektrisch simuliert, wird die Ausgabe b' der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 der berechnete Wert der tatsächlichen Ansteuerkraft b des Spannungssteuersystems. Die Übertragungsfunktionen der Schaltungen 151 und 152 werden durch die folgende Gleichung gemeinsam dargestellt:
Da die Übertragungsfunktionsschaltungen 151 und 152 die Übertragungsfunktion der mechanischen Eigenschaften des Bandspannungsstellelement 62 simulieren, wenn die Ausgabe b' der Übertragungsfunktionsschaltung 150 eingegeben ist, sollte die Ausgabe d' der Übertragungsfunktionsschaltung 152 der berechnete Wert des Drehwinkels d der Übertragungsfunktionsschaltung 127 der mechanischen Eigenschaften des Bandspannungsstellelements sein. Die Übertragungsfunktionsschaltungen 151 und 152 sind jedoch mit Integrationsvorrichtungen ausgestattet, und selbst wenn die Übertragungsfunktionen gleich der charakteristischen Ausgabe der Schaltung 127 in dem Bandspannungsstellelement 62 in bezug auf die Frequenzeigenschaften sind, sind deren dynamischen Eigenschaften nicht gleich diesen, infolge einer Differenz in den Anfangswerten der Integrationsvorrichtungen. Daher wird die Differenz e zwischen der tatsächlichen Verschiebungsmenge d", die durch den Positionssensor 72 erfaßt wird, und dem berechneten Wert d' der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 mit den Verstärkungen F&sub1; und F&sub2; zurückgeführt, wodurch die dynamischen Eigenschaften als auch die Frequenzeigenschaften mit denen des tatsächlichen Bandspannungsstellelements 62 übereinstimmen.
Der vorstehend beschriebene Aufbau ist gut bekannt als der Aufbau einer gleichdimensionalen Beobachtungsvorrichtung in der modernen Steuertheorie. Er dient zum freien Bestimmen der Konvergenz der Beobachtungsvorrichtung, daß die Signale in den zwei Schleifen mit den Verstärkungen F&sub1; und F&sub2; zu den Eingangsanschlüssen der Übertragungsfunktionsschaltungen 151, 152 zurückgeführt werden, welche die Integrationsvorrichtung (1/S in einer Laplace-Umwandlung) in dem Modell des Bandspannungsstellelements 62 einschließen. Eine gleichdimensionale Beobachtungsvorrichtung, welcher die Ansteuerspannung und die Verschiebung eines Steuerobjekts eingegeben werden, wird im allgemeinen verwendet, um dessen interne Geschwindigkeit zu berechnen. Wenn die Rückkopplungsverstärkungen F&sub1;, F&sub2; der gleichdimensionalen Beobachtungsvorrichtung angemessen größer als der Pol 156 der Beobachtungsvorrichtung in Fig. 30 ist (die negative reelle Zahl ist groß), in anderen Worten, wenn die Werte von F&sub1;, F&sub2; groß sind (hohe Gewinne), in dem Zustand, in welchem die dynamischen Eigenschaften und die statischen Eigenschaften des Steuerobjekts einander übereinstimmen, ist es möglich, die Spannung zu berechnen. Da zu diesem Zeitpunkt die dynamischen Eigenschaften mit den statischen Eigenschaften übereinstimmen, gilt die folgende Beziehung:
d' = d ... (2)
Fig. 30 zeigt die Polpositionierung dieses Steuersystems. Das Bezugszeichen 156 bezeichnet den Pol des Bandspannungsstellelements 62, 158 bezeichnet den Pol der Positionssteuerung-Rückkopplungsschleife dieses Steuersystems, 159 bezeichnet den Pol der Rückkopplungsschleife zum Abwickelmotor 55 dieses Steuersystems, 160 bezeichnet den Pol der Rückkopplungsschleife zu dem Bandspannungsstellelement 62 dieses Steuersystems, und das Bezugszeichen 157 bezeichnet den Pol der Spannungsberechnungs-Beobachtungsvorrichtung. Die Abszisse stellt eine Reelle-Zahlen-Achse und die Ordinate eine Imaginärzahlenachse dar.
Da die Übertragungsfunktionsschaltung 150 keine Integrationsvorrichtung einschließt, wird die Antriebskraft b' wie folgt dargestellt:
b' = b ... (3)
Da die dynamische Eigenschaft des Steuerobjekts mit der des Modells in der Beobachtungsvorrichtung übereinstimmt, stimmen die Geschwindigkeit und die Beschleunigung als auch die Verschiebung mit jenen des Modells überein. Daher wird die Kraft c', die an dem Arm des Bandspannungsstellelements 62 anliegt, welche dem M-fachen der Beschleunigung gleichwertig ist, wie folgt dargestellt:
c' = c ... (4)
Da die Summe der Antriebskraft b und des Drehmoments a das Drehmoment c in dem ursprünglichen Bandspannungsstellelement 62 ist, wie die folgende Gleichung zeigt:
b + a = c ... (5)
gilt die folgende Beziehung aus den Gleichungen (2) bis (5):
b' + a = c' ... (6)
b - c' = a,
das heißt,
a' = a ... (7)
Dies bedeutet, daß a' in dem Signalpfad in der Beobachtungsvorrichtung das Drehmoment darstellt, das durch die Spannung verursacht ist, und daß es möglich ist, das Drehmoment zu erfassen, das durch die Spannung verursacht ist, indem a' herausgenommen wird.
Die Beziehung zwischen der Bandspannung und dem Drehmoment, welches die Bandspannung an den mechanischen Teil des Bandspannungsstellelements anlegt, ist in Fig. 31 und in Fig. 32 gezeigt.
Fig. 31 zeigt schematisch das Gleichgewicht der Kräfte der Bandspannungsrolle 69 und des Magnetbands 50. In Fig. 31 bezeichnen das Symbol K&sub1; einen Modul der Längselastizität und C&sub1; den Viskositätskoeffizient des Magnetbands 50. TN bezeichnet einen Spannungswert, und TG bezeichnet einen externen Spannungsstörungswert.
Fig. 32 zeigt die mechanische Beziehung zwischen den Positionen der bewegbaren Bandspannungsrolle 69 und den fest angeordneten Bandlaufrollen 73, 74 und der Länge des Arms 70.
Vom statistischen Gesichtspunkt wird die Kraft, welche die Bandspannungsrolle 69 von dem Band 50 aufnimmt, dargestellt durch 2(TN + TG). Da jedoch das tatsächliche Magnetband 50 kein starrer Körper ist und als ein viskoelastischer Körper angesehen werden kann, ist es notwendig, daß der Bandspannungswert sich auch mit der Zeit und der Position als Parameter ändert. Eines der Merkmale dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Länge des Bands zwischen dem drehenden Magnetkopf 52, welcher für die Spannungssteuerung verwendet wird, und die Spannungsrolle 69, welche der Angriffspunkt der tatsächlichen Steuerung ist, verkürzt ist, um den Einfluß der dynamischen Eigenschaft in der Längsrichtung des Bands so sehr als möglich zu vermeiden. Tatsächlich ist das Magnetband 50 um die Spannungsrolle 69 mit einem Kontaktwinkel von nicht 180º herumgelegt, wie in Fig. 31 gezeigt, aber weniger als 180º, wie in Fig. 32 gezeigt ist. Wenn der Kontaktwinkel durch 180º - 2θ&sub1; (θ&sub1; ist ein positiver Winkel) dargestellt ist, wird die Kraft, die an der Spannungsrolle 69 anliegt, durch 2cosθ&sub1;(TN + TG) dargestellt. Wie in Fig. 32 gezeigt, ist die Spannungsrolle 69 mit der Drehwelle des Stellelement-Antriebsabschnitts 71 durch den Arm 70 verbunden, der eine Länge r aufweist, wobei das Drehmoment, das an der Spannungsrolle 69 durch die Bandspannung anliegt, durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
a = f&sub8; (TN + TG)
f&sub8; = 2rcosθ&sub1; ... (8)
Daher wird die Beziehung zwischen dem Bandspannungswert aa (= TN + TG), der die externe Spannungsstörung und das Drehmoment a enthält, das die Bandspannung auf das Stellelement 62 einbringt, wie in Fig. 29 gezeigt ist, durch die folgende Gleichung dargestellt:
a = 2rcosθ&sub1;aa ... (9)
Andererseits wird der berechnete Bandspannungswert aa' aus dem berechneten Bandspannungsdrehmoment a' durch Multiplizieren von a' mit dem Reziprokwert von f&sub8; erhalten, wie durch die folgende Gleichung dargestellt ist:
Auf diese Weise ist es möglich, die Spannung durch Berechnung zu erhalten. Wenn außerdem die Beobachtungsvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Modell ist, hängt die Spannungsberechnungskapazität der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 von den zwei Rückkopplungsverstärkungen F&sub1;, F&sub2; ab und wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
F&sub1; bestimmt hauptsächlich die Frequenz, welche die Berechnung gestattet, und F&sub2; bestimmt hauptsächlich die Stabilität der Beobachtungsvorrichtungsschleife.
Fig. 33 zeigt die Spannungsberechnungskapazität der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 in dieser Ausführungsform. In diesem Fall ist die Externstörung-Berechnungskapazität etwa 1 kHz.
Die berechnete Spannung aa' wird mit der Bezugsspannung TN verglichen, welche der Optimalwert der Spannung ist, und der Spannungsfehler, d. h. der Externspannungsstörungswert TG, wird erfaßt. Nur die hochfrequente Komponente des Externspannungsstörungswerts TG wird durch das Hochpaßfilter 133a ausgefiltert und zu dem Bandspannungsstellelement 62 zurückgeführt, bei einer Übertragungsfunktion von f&sub5;, welche die Phasenkompensation und die Verstärkung einschließt. Gleichzeitig wird die niederfrequente Komponente davon durch das Tiefpaßfilter 134a ausgefiltert und zu dem Abwickelmotor 55 mit einem Gewinn von G&sub6; zurückgeführt. Der Grund, weshalb das Frequenzband geteilt wird, wie vorstehend beschrieben, besteht darin, daß das Bandzugstellelement 62, welches eine kleine mechanische Zeitkonstante aufweist, im allgemeinen für die Steuerung in einem Hochfrequenzband geeignet ist, doch da der Bewegungsbereich begrenzt wird, ist es unmöglich, eine Änderung der Spannung zu steuern, welche eine gesteuerte wertvolle Näherung an jene für einen Gleichstrom aufweist. Bei der Polpositionierung der Übertragungsfunktionen f&sub5; und f&sub6;, wie beispielsweise in Fig. 30 gezeigt, werden die Punkte, welche näher an dem Ursprungspunkt als zu dem Pol 157 der Beobachtungsvorrichtung (z. B. etwa 1/10 des Pols 157 als reelle Zahl) sind, für den Pol 160 der Spannungssteuerschleife zu dem Bandspannungsstellelement 62 und den Pol 159 der Spannungssteuerschleife zu dem Abwickelmotor 55 ausgewählt.
Fig. 34 zeigt das Übergangsverhalten der berechneten externen Störung zu diesem Zeitpunkt. Der tatsächliche Spannungswert Tr stimmt mit dem berechneten Spannungswert TP nach einer Konstantzeit überein.
In Fig. 34 sind die Übergangseigenschaft des berechneten Spannungswerts Tr der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 und die tatsächliche Bandspannungsänderung TP vom Beginn der Operation gezeigt. Die Abszisse stellt eine Zeit dar und die Ordinate eine Spannungskraft.
Fig. 35(a) und Fig. 35(b) zeigen die Leerlaufeigenschaft des Spannungssteuersystems dieser Ausführungsform. In Fig. 35(a) stellt die Ordinate einen Gewinn und die Abszisse eine Frequenz dar. In Fig. 35(b) stellt die Ordinate einen Phasenwinkel und die Abszisse eine Frequenz dar.
Vorstehend sind das Prinzip und die Operation des Spannungssteuersystems in dieser Ausführungsform erläutert worden.
Wenn die Spannung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren der Berechnung der externen Spannungsstörung gesteuert wird, erfolgt die exakte Erfassung der berechneten Spannung bis zu einer viel höheren Frequenz als jene, die durch die Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms ersetzt ist, wie in einem herkömmlichen Spannungssteuermechanismus, wodurch eine Spannungssteuerung in einem sehr breiten Frequenzband realisiert wird.
Da die Schleifen in einer solchen Spannungssteuerung in einer komplizierten Weise verschlungen sind, im Unterschied zu einer einfachen Rückkopplungsschleife mit einem Eingang und einem Ausgang, ist eine große Operationsmenge erforderlich. Obgleich die Integrationsvorrichtung, der Verstärker, die Additionsvorrichtung, die Subtraktionsvorrichtung oder dergleichen natürlich durch eine Analogschaltung unter Verwendung eines Operationsverstärkers oder dergleichen ausgebildet werden können, welcher wenig Offset und Abweichungen erzeugt, da ein solcher Verstärker teuer ist und die Schaltung einen großen Umfang annimmt, ist es wünschenswert, eine digitale Betriebsweise durch einen Mikrocomputer oder dergleichen vorzusehen.
Fig. 36 zeigt den Aufbau der Hardware in dem in Fig. 29 gezeigten Steuersystem, welches durch einen Mikrocomputer ausgebildet ist. Es ist möglich, das Steuersystem mit wenig Hardwareaufwand zu realisieren, wie in Fig. 36 gezeigt ist.
In Fig. 36 bezeichnet das Bezugszeichen 161 einen Sensorverstärker, 162 bezeichnet eine Analog/Digital-Umwandlungsvorrichtung zum Umwandeln eines Analogsignals, das von dem Sensorverstärker 161 zugeführt wird, in ein Digitalsignal, und 163 bezeichnet eine Hochgeschwindigkeits-Operationsschaltung zum digitalen Ausführen der Berechnung einer Spannung und deren Kompensation durch einen Mikrocomputer oder dergleichen auf der Grundlage der Übertragungsfunktionen, die in Fig. 29 gezeigt sind. Das Bezugszeichen 164 bezeichnet eine Strom/Spannung-Umwandlungsvorrichtung zum Ausblenden des Ansteuerstroms für den Spannungssteuermechanismus in der Form einer Spannung, und 165 bezeichnet eine Analog/Digital- Umwandlungsvorrichtung zum Umwandeln der Analogausgabe der Strom/Spannung-Umwandlungsvorrichtung 164 in ein Digitalsignal. Die Bezugszeichen 166, 167 bezeichnen Digital/Analog- Umwandlungsvorrichtungen zum Umwandeln der erhaltenen Ausgabe von der Hochgeschwindigkeits-Operationsschaltung 163 in eine analoge Ausgabe. Fig. 37 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ablaufplans mit dem Algorithmus der berechneten Spannung, welche durch eine Digitaloperation durch die Hochgeschwindigkeits-Operationsschaltung 163 in dem in Fig. 36 gezeigten Aufbau berechnet wird. Der Integrationsfaktor Σ, der in Fig. 37 gezeigt ist, wird durch den Aufbau des in Fig. 38 gezeigten Blockdiagramms realisiert.
Da gemäß dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, das Bandspannungsstellelement 62 eine Spannungsänderung in dem Hochfrequenzband unterdrückt und der Abwickelspulenmotor 55 eine Spannungsänderung in dem Niederfrequenzband unterdrückt, wird die Spannungssteuergenauigkeit erhöht, und ein Spannungssteuersystem, das zur Spannungssteuerung mit hoher Genauigkeit in einem breiten Frequenzband in der Lage ist, wird realisiert.
Da auf diese Weise erfindungsgemäß die Steuerbereiche und die dynamischen Bereiche eines DTF-Steuersystems und eines Spannungssteuersystems unter Verwendung der DTF-Steuerung und der Spannungssteuerung unter Verwendung einer Externstörung-Beobachtungsvorrichtung vergrößert werden, ist eine gute Wiedergabe nicht nur in einem Normalgeschwindigkeit- Wiedergabemodus sondern auch in einem Hochgeschwindigkeit- Qualitätswiedergabemodus möglich.
Obgleich das Bandspannungsstellelement 62 auf der oberen Seite (auf der Seite der Drehtrommel) des VTR-Laufwerks in dieser Ausführungsform angeordnet ist, kann es auf der Rückfläche des VTR-Laufwerks unter Berücksichtigung der Begrenzung der Größe des VTR-Laufwerks angeordnet werden, wie in Fig. 39 gezeigt ist. Eine ähnliche Wirkung wird durch einen kompakten Aufbau erzeugt, in welchem der magnetische Kreis des Stellelements indem VTR-Laufwerk angeordnet ist.

Operation bei Hochgeschwindigkeits-Oualitätswiedergabe

Die Operation des Geräts zum Zeitpunkt der Hochgeschwindigkeits-Qualitätswiedergabe, in welcher die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 nicht korrigiert werden kann, wird nachstehend als der Hauptteil der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wenn ein herkömmliches Gerät bei einer hohen Geschwindigkeit betrieben wird, bei welcher die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 nicht korrigiert werden kann, weist ein Bild Rauschstreifen auf oder wird mosaikartig. In der vorliegenden Erfindung wird durch den Betrieb des Bandzugstellelements 61 und des Bandspannungsstellelements 62 gemäß dem vorstehend beschriebenen Prinzip die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 auf der Drehtrommel 51 aussetzend auf eine Geschwindigkeit vermindert, bei welcher das Kopfstellelement 76 die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 korrigieren kann, z. B. die Normalgeschwindigkeit. In der Periode, in welcher die Geschwindigkeit des Magnetbands 50 durch das Kopfstellelement 76 korrigierbar ist, d. h. die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, die zu dem vorstehend beschriebenen Prinzip erläutert ist, wird die Korrektur eines Nachführfehlers durch das vorstehend beschriebene zweistufige Koppel-DTF-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, selbst in dem schlimmsten Fall, in welchem z. B. sich die Geschwindigkeit durch die mechanische Eigenschaft ändert, wie in Fig. 10 gezeigt, und das Nachführfehlermuster übersteigt den Bereich, in welchem das Kopfstellelement 75 einen Nachführfehler korrigieren kann. Die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, stellt eine Periode dar, in welcher mindestens ein Bild wiedergegeben werden kann, d. h. mindestens m&sub0;/f (m&sub0; ist eine Ganzzahl, mindestens 2) Sekunden, wie vorstehen beschrieben ist. Ein Qualitätswiedergabe-Signalgenerator (nicht gezeigt) gibt ein Signal für Qualitätswiedergabe zur Ansteuerung der Bandstellelemente 61, 62 aus. In dieser Ausführungsform wird ein Ansteuerspannungsmuster zum digitalen Betrieb der Bandstellelemente 61, 62 ausgegeben, um so das Geschwindigkeits muster zu erzeugen, das in Fig. 7 gezeigt ist, durch Eingabe der Bandgeschwindigkeitsdaten von dem Bandantriebsabschnitt, wie z. B. ein Bandantrieb-FG-Signal und ein Trommel-PG-Signal, auf der Grundlage des erläuterten Prinzips. Der Hardwareaufbau des Qualitätswiedergabe-Signalgenerators kann durch einfache digitale Schaltungen realisiert werden, doch dessen Erläuterung wird hier ausgelassen.
In einer Periode, anders als die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, da kein wiedergegebenes Bild erzeugt werden kann, wird ein gutes Bild, das in der Periode, in der die Wiedergabe möglich ist, wiedergegeben wird, in jeder Zyklusperiode gespeichert, und während der Periode, anders als die Periode T', in der die Wiedergabe möglich ist, können die gespeicherten Bilder ausgegeben werden. Durch diese Operation wird ein gutes, rauschfreies Bild, welches in einem herkömmlichen Servosystem unmöglich ist, kontinuierlich erzeugt, obgleich es aus einer Reihe von aufeinanderfolgenden Stoppbildern zusammengesetzt ist. Wie vorstehend beschrieben, wird das Bandspannungsstellelement 62 durch eine Bandspannungsservovorrichtung in einem breiteren Bereich als bei einem herkömmlichen mechanischen System gleichbleibend betrieben. Es ist selbstverständlich, daß das Magnetband 50 daher in jedem Zustand bei optimaler Spannung erhalten wird. Somit kann diese Ausführungsform eines Geräts zur magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe ein gut wiedergegebenes Bild in einem breiten Bandgeschwindigkeitsbereich von einer niedrigen Geschwindigkeit zu einer hohen Geschwindigkeit erzeugen.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend erläutert.
Fig. 40 zeigt ein Blockdiagramm eines DTF-Steuersystems in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß ein Element, welches das gleiche wie die Spannungsberechnungsvorrichtung 132 ist, die in der ersten Ausführungsform zum Erfassen einer Spannung verwendet wird und durch eine Externstörung-Beobachtungsvorrichtung in der modernen Steuertheorie ausgebildet ist, in dem Bandzugstellelement 61 als eine Bandzugstellelement-Externstörung- Berechnungsvorrichtung 170 angeordnet ist. Da das Prinzip und der Aufbau der Externstörung-Berechnungsvorrichtung 170 vollständig gleich jenen der Spannungsberechnungsvorrichtung 132 in der ersten Ausführungsform sind, wie in Fig. 41 gezeigt, wird deren Erläuterung ausgelassen.
Die berechnete Externdrehmomentstörung, welche die Ausgabe des Bandzugstellelement-Externstörung-Berechnungsvorrichtung 170 ist und an die Stellelement-Ansteuervorrichtung 65 angelegt ist, wird konstruktiv zurückgeführt, nachdem sie mit R'T/K'TZ multipliziert ist, welche die invertierte Eigenschaft der elektrischen Eigenschaft des Bandzugstellelements K'TZ/R'T ist, durch eine Schaltung, um so die Externdrehmomentstörung aufzuheben. Die Externstörung-Unterdrückungskennlinie zu diesem Zeitpunkt ist in Fig. 42 gezeigt.
Wenn eine Externstörung-Unterdrückungsschleife in dem Bandzugstellelement 61 auf diese Weise neu angeordnet wird, um die Externstörung aufzuheben, wird die Position des Bandzugstellelements 61 festgelegt, als ob keine Externstörung vorlag, in bezug auf eine Externstörung in dem Unterdrückungssteuerbereich der Externstörung-Unterdrückungsschleife (innerhalb etwa 1 kHz in dem in Fig. 42 gezeigten Beispiel), welche z. B. durch die Vibration eines VTR-Laufwerks, das in einem Kraftfahrzeug montiert ist, verursacht wird. Das Bandzugstellelement 61 ist mehr anfällig für eine Externstörung als das Kopfstellelement 76, weil die Masse des bewegbaren Abschnitts des Bandzugstellelements 61 groß ist, und das Bandzugstellelement 61 ist ein Auslegerarmsystem, welches nicht durch eine Feder getragen wird. Diese Unterdrückungsschleife ist daher sehr wirkungsvoll.
Da in einem Steuersystem, das den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist, das Bandspannungsstellelement 61 nicht vi briert, selbst bei einer plötzlichen externen Störung, wie z. B. die Vibration des VTR-Laufwerks, ist die gleichbleibend stabile DTF-Steuerung ermöglicht.
Wie vorstehend gemäß dieser Ausführungsform beschrieben, ist eine Nachführfehler-Korrekturvorrichtung als eine bewegbare Rolle neu in einem Bandlaufpfad außerhalb der Trommel angeordnet. Die DTF-Steuerung wird in einem zweistufigen Koppelsystem in einem breiten Frequenzband und in einem weiten dynamischen Bereich mit hoher Genauigkeit ausgeführt. Außerdem wird die Spannung durch eine Externstörung-Beobachtungsvorrichtung erfaßt, um ein Spannungssteuersystem auszubilden, das zur Spannungssteuerung in einem breiten Frequenzband und einem weiten dynamischen Bereich mit hoher Genauigkeit in der Lage ist. Demgemäß ermöglicht diese Ausführungsform die gute Wiedergabe nicht nur bei der Wiedergabe mit Normalgeschwindigkeit, sondern auch bei der Wiedergabe mit einer Geschwindigkeit, die aus einem breiten Bereich ausgewählt ist.

Dritte Ausführungsform

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen unterstützen das Bandzugstellelement und das Bandspannungsstellelement die DTF-Steuerung des Magnetkopfs und führen die rauschfreie Hochgeschwindigkeitswiedergabe aus. In der vorliegenden Erfindung wird die optimale Spannungssteuerung unter Verwendung nur des Bandspannungsstellelements ermöglicht. Eine dritte Ausführungsform, welche die geeignete Bandspannungssteuerung nur durch das Bandzugstellelement ermöglicht, wird nachstehend erläutert.
Der Aufbau des Bandspannungsstellelements in der dritten Ausführungsform ist derselbe wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform. Die Spannungssteuerung wird ebenfalls in einem breiten Frequenzband mit hoher Genauigkeit durch ein Rückkoppelsystem ausgeführt, welches die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und der Verschiebung in derselben Weise wie in der ersten und zweiten Ausführungsform ausnutzt.
In Fig. 43 ist die Erregerspule 210 auf einem Joch 211 fest angeordnet. Das Joch 211 weist eine magnetische Abschirmwirkung zur Verhinderung des Austritts eines Magnetflusses nach außen auf. Ein Schwenkarm 206 wird durch eine kardanische Feder 212 oder dergleichen verschwenkbar getragen.
Obgleich Fig. 43 den Aufbau eines Spannungsstellelements 205 schematisch zeigt, kann dessen Aufbau konkret derselbe wie jener in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigte sein.
Fig. 44 zeigt eine Abwandlung dieser Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist ein Spannungsarm 212 direkt mit einem Permanentmagnet 209 verbunden, und der Spannungsarm 212 sowie die Spannungsrolle 207 bewegen sich linear, wie in Fig. 44 gezeigt ist.
In dieser Ausführungsform wird die Position der Spannungsrolle 207 ständig erfaßt und mit dem Bezugswert oder einem berechneten Externstörungswert für eine vorbestimmte Spannungssteuerung verglichen. Fig. 45 zeigt einen Positionssensor des Bandspannungsstellelements 205, wie in Fig. 43 gezeigt.
Ein Positionssensor 214 weist eine Lichtabstrahlvorrichtung, wie z. B. eine Laserdiode oder eine LED, sowie eine Teillichtaufnahmevorrichtung 216, wie z. B. eine Photodiode, auf.
Der Schwenkarm 206 ist mit einem reflektierenden Spiegel 217 zum Reflektieren des Lichts von der Lichtabstrahlvorrichtung 215 ausgestattet, und das reflektierte Licht tritt in eine Lichtaufnahmevorrichtung 216 ein, nachdem es durch eine Linse 218 in parallele Strahlen umgewandelt ist.
Daher wird die Lichtmenge, die in die Lichtaufnahmevorrichtung 216 eintritt oder die Position, in welcher Licht in die Lichtaufnahmevorrichtung 216 eintritt, durch die Verschwenkbewegung des Schwenkarms 206 verändert, wodurch die Position der Spannungsrolle 207 elektrisch erfaßt wird.
Fig. 46 zeigt ein anderes Beispiel des Positionssensors 214. Der Positionssensor 214 weist eine Lichtabstrahlvorrichtung 219, eine Kollimatorlinse 220 und eine Lichtaufnahmevorrichtung 221 auf, und jedes dieser Elemente wird durch eine Haltevorrichtung 222 in einem fixierten Zustand getragen.
Der Schwenkarm 206 ist mit einem Lichtabschirmabschnitt 207a versehen, und die Unterbrechung durch den Lichtabschirmabschnitt 207a zwischen der Lichtabstrahlvorrichtung 219 und der Lichtaufnahmevorrichtung 221 ermöglicht die elektrische Positionserfassung.
Die Positionserfassung ist auch durch einen magnetischen Sensor möglich. Fig. 47 zeigt ein Beispiel eines solchen magnetischen Sensors.
In Fig. 47 ist ein Permanentmagnet 223 an dem Schwenkarm 206 fest angeordnet, und zwei Hall-Elemente 224 und 225 sind in der Umgebung des Permanentmagneten 223 fest angeordnet. Durch Vergleich der Ausgaben beider Elemente 224, 225 durch einen Differenzverstärker 226 ist es möglich, ein gewünschtes Positionssignal zu erhalten.
Ein solcher magnetischer Sensor ist in dem Bandspannungsstellelement 205 angeordnet, wie in Fig. 48 gezeigt ist.

Spannungssteuersystem

Ein Ausführungsbeispiel eines Spannungssteuersystems unter Verwendung eines Bandspannungsstellelements 205 und des Positionssensors 214 ist in Fig. 43 gezeigt. Dieses Steuersystem ähnelt dem der ersten Ausführungsform, wie in Fig. 26 gezeigt.
Das Steuersystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die Externspannungsstörung durch eine Externspannungsstörung-Berechnungsvorrichtung 230 aus der Eingangsspannung des Bandspannungsstellelements 205 und der Verschiebung der Spannungs rolle, die durch den Positionssensor 214 erfaßt wird, elektrisch berechnet wird.
Dieses Steuersystem ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsfehler, der durch Vergleich des berechneten Werts mit dem Bezugswert in eine hochfrequente Komponente und eine niederfrequente Komponente geteilt wird, wobei erstere dem Bandspannungsstellelement 205 und letztere einem Abwickelspulenmotor 233 zugeführt wird.
Die hochfrequente Komponente des Spannungsfehlers wird von einem Kompensator und einer Ansteuervorrichtung 231 dem Bandspannungsstellelement 205 zugeführt, und die niederfrequente Komponente des Spannungsfehlers wird von einem Kompensator und einer Ansteuervorrichtung 232 dem Abwickelspulenmotor 233 zugeführt.
Wenn das Bandspannungsstellelement 205 und der Abwickelmotor 233 die Fehler korrigieren, werden diese Spannungsänderungen durch mechanische Eigenschaften 234 und 235 ersetzt und zu dem Bandspannungsstellelement 205 zurückgeführt.
In Fig. 43 werden die Spannungsänderung, verursacht durch die Verschiebung des Bandspannungsstellelements 205 und die Spannungsänderung, verursacht durch die Verschiebung des Abwickelspulenmotors 233 zuerst addiert. Zu der Summe wird dann eine Störung, wie z. B. eine Störung, die durch die Reibung zwischen der Welle und der Trommel erzeugt ist, addiert, welche durch das Band aufgenommen wird, und eine Änderung des Reibungskoeffizienten des Bands, und die Gesamtsumme wird zu dem Bandspannungsstellelement 205 zurückgeführt. D. h., diese Gesamtsumme stellt die Gesamtspannung des Magnetbandlaufsystems dar. Auf diese Weise gestattet dieses Steuersystem unter Berücksichtigung aller Elemente eines Spannungsfehlers die Spannungskorrektur in einem breiten Frequenzbereich mit hoher Genauigkeit.
Fig. 44 ergibt sich durch die Umwandlung des Blockdiagramms des in Fig. 43 gezeigten Spannungssteuersystems in die Über tragungsfunktionen der Steuertheorie. Das Symbol s ist ein Laplace-Operator.
Das Bezugszeichen 236 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, die den Spulenwiderstand R in dem Bandspannungsstellelement 205 und die Kraftkonstante KtR der elektromagnetischen Ansteuervorrichtung einschließt, 237 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Federkonstante k des Bandspannungsstellelement 205 und die Masse M des bewegbaren Abschnitts einschließt. Das Bezugszeichen 238 bezeichnet eine Übertragungsfunktionsschaltung zur elektrischen Simulation der Übertragungsfunktion 236, und das Bezugszeichen 239 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche zusammen mit den Übertragungsfunktionsschaltungen 240 und 241 eine Rückkopplungsschleife ausbildet und die Übertragungsfunktion 237 durch die gleichwertige Umsetzung der Steuertheorie simuliert. Die Bezugszeichen 242 und 243 sind die Rückkopplungsgewinne der Beobachtungsvorrichtung (Spannungssteuersystem), welche rückgekoppelt werden, um die Unterschiede zwischen der Ausgabe des Positionssensors 214 und den jeweiligen Ausgaben der Übertragungsfunktionsschaltungen 239 bis 241 Null anzunähern, damit die dynamischen Eigenschaften der Übertragungsfunktionen 238 bis 241, welche die Eigenschaft des Bandspannungsstellelements 205 simulieren, mit der Eigenschaft des tatsächlichen Bandspannungsstellelements 205 übereinstimmen.
Das Bezugszeichen 244 bezeichnet ein Hochpaßfilter, welches ein Teil des Kompensators ist, zum Rückkoppeln einer Komponente mit verhältnismäßig hoher Frequenz in dem gesteuerten Bereich in dem Spannungssteuersystem zu dem Bandspannungsstellelement 205, und 245 bezeichnet einen Tiefpaßfilter, welcher ein Teil des Kompensators ist, zum Rückkoppeln einer Komponente mit verhältnismäßig niedriger Frequenz in dem gesteuerten Bereich des Spannungssteuersystems zu dem Abwickelspulenmotor 233. Das Bezugszeichen 246 bezeichnet die Verstärkung eines Verstärkers zum Bestimmen des Schleifengewinns einer Rückkopplungsschleife in bezug auf das Bandspannungsstellelement 205, und das Bezugszeichen 247 bezeichnet den Gewinn eines Verstärkers zum Bestimmen des Schleifengewinns der Rückkopplungsschleife in bezug auf dem Abwickelspulenmotor 233. Das Bezugszeichen 248 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, die den Spulenwiderstand RL und die Drehmomentkonstante KtL' kennzeichnet, und 249 bezeichnet eine Übertragungsfunktion, welche die Drehträgheit J des Abwickelspulenmotors 233 kennzeichnet.

Operation der dritten Ausführungsform

Die Operation des Spannungssteuersystems in der dritten Ausführungsform wird nachstehend erläutert.
Wenn in einer herkömmlichen Spannungssteuerung die Kraft der Feder 22 mit der Bandspannung im Gleichgewicht ist, wird die Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms 21 als die Spannung angesehen, und die Verschiebungsmenge wird als der erfaßte Spannungswert zu dem Aufwickelmotor 6 zurückgeführt, wie in Fig. 81 gezeigt ist.
Strenggenommen ist es die Resonanzfrequenz der Feder des Spannungssteuerarms 21, welcher durch die Feder getragen wird, daß die Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms 21, der durch die Feder getragen ist, die proportional der Bandspannung ist, und außerhalb der Resonanzfrequenz der Feder weicht die Phase der Änderung der an dem Spannungssteuerarm 21 anliegenden Spannung von der Phase der Änderung der Position des Spannungssteuerarms 21 ab. Tatsächlich ist die Phase um 90º bei der Resonanzfrequenz der Feder verschoben und um 80º bei einer höheren Frequenz. Als eine Gegenmaßnahme in einem herkömmlichen Spannungssteuersystem wird der gesteuerte Bereich durch die Phasenverschiebung des Federtragsystem, das den Spannungssteuerarm 21 aufweist, begrenzt. Dies bedeutet, daß die durch den Spannungssteuerarm 21 erfaßbare Spannung auf das Frequenzband nicht höher als die Resonanzfrequenz der Feder des Federtragsystems, das den Spannungssteuerarm 21 aufweist, begrenzt ist. Es wird natürlich erwägt, den Spannungssteuerarm mit geringerem Gewicht auszubilden oder die Federkonstante zu erhöhen, um die Resonanz frequenz der Feder zu erhöhen. Es besteht jedoch eine Begrenzung in der Verringerung des Gewichts des Spannungssteuerarms, und wenn die Federkonstante vergrößert wird, bewegt sich der Spannungssteuerarm 21 nur geringfügig, selbst wenn eine Spannungsänderung vorliegt, wodurch sich die Erfassungsgenauigkeit vermindert.
Im Gegensatz dazu ist es in dieser Ausführungsform möglich, die Spannung in einem breiten Frequenzband unabhängig von der Resonanzfrequenz der Feder des Spannungssteuerarms zu erfassen.
In dieser Ausführungsform bildet eine Spannungsberechnungsvorrichtung eine sogenannte gleichdimensionale Beobachtungsvorrichtung (nachstehend als "Spannungsberechnungsvorrichtung" bezeichnet) in der modernen Steuertheorie aus, welche die Übertragungseigenschaft (Ansteuerstrom oder Eingangsspannung/Verschiebung) des Bandspannungsstellelements elektrisch simuliert. Es ist daher möglich, die Bandspannung in einem breiteren Frequenzbereich im Vergleich mit der herkömmlichen mechanischen Spannungserfassungsvorrichtung zu erfassen, die an dem Bandspannungsstellelement anliegt, wie jene in Fig. 66 gezeigte.
Das vorstehend beschriebene Prinzip wird nachstehend ausführlicher erläutert. Fig. 44 zeigt die Übertragungsfunktionen der Spannungsberechnungsvorrichtung.
Wenn in Fig. 44 eine Ansteuerspannung, die an das Bandspannungsstellelement 205 anzulegen ist, in die Schaltung eingegeben wird, welche den Spulenwiderstand R und die Kraftkonstante Kt simuliert, wird die Ausgabe b' der Spannungsberechnungsvorrichtung 230 der berechnete Wert der tatsächlichen Antriebskraft b des Spannungssteuersystems. Wenn die Übertragungsfunktion der Schaltungen 239, 240 und 241, welche die Rückkopplungsschleife ausbilden, nach der Steuertheorie gleichwertig umgewandelt werden, gilt die folgende Gleichung:
D. h., die Übertragungsfunktionen 239, 240 und 241 simulieren die Übertragungsfunktion 237 des Bandspannungsstellelements 205. Wenn daher die Ausgabe b der Übertragungsfunktionsschaltung 238 eingegeben ist, sollte die Ausgabe d der Übertragung der Übertragungsfunktionsschaltungen 239, 240 und 241 der berechnete Wert der Ausgabe d des Bandspannungsstellelements 205 sein. Die Übertragungsfunktionsschaltungen 239, 240 und 241 sind jedoch mit einer Integrationsvorrichtung versehen, und selbst wenn die Übertragungsfunktionen gleich der kennzeichnenden Ausgabe der Schaltung 237 in dem Bandspannungsstellelement 205 mit bezug auf die Frequenzeigenschaften sind, sind die dynamischen Eigenschaften dieser nicht gleich, infolge eines Unterschieds in den Anfangswerten der Integrationsvorrichtung. Daher wird die Differenz e zwischen der tatsächlichen Verschiebungsmenge d", die durch den Positionssensor 214 erfaßt ist, und dem berechneten Wert d der Spannungsberechnungsvorrichtung 230 mit den Gewinnen von f&sub1; und f&sub2; rückgekoppelt, wodurch die dynamischen Eigenschaften als auch die Frequenzeigenschaften mit denen des tatsächlichen Bandspannungsstellelements 205 übereinstimmen.
Der vorstehend beschriebene Aufbau ist als der Aufbau einer gleichdimensionalen Beobachtungsvorrichtung in der modernen Steuertheorie gut bekannt. Er dient zum freien Bestimmen der Konvergenz der Beobachtungsvorrichtung, daß die Signale in den zwei Schleifen mit den Verstärkungen F&sub1; und F&sub2; zu den Eingangsanschlüssen der Übertragungsfunktionsschaltungen 239 und 240 zurückgeführt werden, welche die Integrationsvorrichtung (1/S in einer Laplace-Umwandlung) in dem Modell des Bandspannungsstellelements 205 einschließen. Eine gleichdimensionale Beobachtungsvorrichtung, welcher die Ansteuerspannung und die Verschiebung eines Steuerobjekts eingegeben werden, wird im allgemeinen verwendet, um dessen interne Geschwindigkeit zu berechnen. Wenn die Rückkopplungsverstär kungen F&sub1;, F&sub2; der gleichdimensionalen Beobachtungsvorrichtung angemessen größer als der Pol der Beobachtungsvorrichtung ist (die negative reelle Zahl ist groß), in anderen Worten, wenn die Werte von f&sub1;, f&sub2; groß sind (hohe Gewinne), in dem Zustand, in welchem die dynamische Eigenschaft und die statische Eigenschaft des Steuerobjekts einander übereinstimmen, ist es möglich, die Spannung zu berechnen. Da zu diesem Zeitpunkt die dynamische Eigenschaft mit der statischen Eigenschaft übereinstimmt, gilt die folgende Beziehung:
d' = d ... (21)
Die Beziehung zwischen den Polen ist dieselbe wie in Fig. 30 für die erste Ausführungsform gezeigt ist.
Da die Übertragungsfunktionsschaltung 236 und das Modell dazu keine Integrationsvorrichtung einschließt, wird die Antriebskraft b' wie folgt dargestellt:
b' = b ... (22)
Da die dynamische Eigenschaft des Steuerobjekts mit der des Modells in der Beobachtungsvorrichtung übereinstimmt, stimmen die Geschwindigkeit und die Beschleunigung als auch die Verschiebung mit jenen des Modells überein. Daher wird die Kraft c', die an dem Arm des Bandspannungsstellelements 205 anliegt, welche dem M-fachen der Beschleunigung gleichwertig ist, wie folgt dargestellt:
c' = c ... (23)
Da die Summe der Antriebskraft b und des Drehmoments a das Drehmoment c in dem ursprünglichen Bandspannungsstellelement 205 ist, wie die folgende Gleichung zeigt:
b + a = c ... (24)
gilt die folgende Beziehung aus den Gleichungen (21) bis (24):
b' + a = c' ... (25)
b' - c' = a,
das heißt,
a' = a ... (26)
Dies bedeutet, daß a' in dem Signalpfad in der Beobachtungsvorrichtung eine Spannung darstellt, und daß es möglich ist, das Drehmoment unabhängig von der Federresonanz des Spannungsmechanismus zu erfassen, indem a' herausgenommen wird.
Die berechnete Spannung a' wird mit dem Bezugsspannungswert verglichen, und nur die hochfrequente Komponente des Spannungsfehlers wird durch das Hochpaßfilter 244 ausgeblendet und zu dem Bandspannungsstellelement 205 bei einer Verstärkung von f&sub3; rückgekoppelt. Gleichzeitig wird die niederfrequente Komponente durch das Tiefpaßfilter 245 ausgeblendet und zu dem Abwickelspulenmotor 233 mit einer Verstärkung von f&sub4; rückgekoppelt. Der Grund, weshalb das Frequenzband geteilt wird, wie vorstehend beschrieben, besteht darin, daß das Bandzugstellelement 205, welches eine kleine mechanische Zeitkonstante aufweist, im allgemeinen für die Steuerung in einem Hochfrequenzband geeignet ist, doch da der Bewegungsbereich begrenzt wird, ist es unmöglich, eine Änderung der Spannung zu steuern, welche eine gesteuerte wertvolle Näherung an jene für einen Gleichstrom aufweist.
Bei der Polzuordnung der rückgekoppelten Gewinne f&sub3; und f&sub4; werden z. B. die Punkte, welche näher an dem Ursprungspunkt als zu dem Pol der Beobachtungsvorrichtung (z. B. etwa 1/10 des Pols als reelle Zahl) sind, für den Pol der Spannungssteuerschleife zu dem Bandspannungsstellelement und den Pol zu dem Abwickelspulenmotor ausgewählt. Diese Beziehung ist ebenfalls gleich der in Fig. 30 der ersten Ausführungsform gezeigten.
Fig. 34 zeigt das Übergangsverhalten der berechneten Störung zu diesem Zeitpunkt. Der tatsächliche Spannungswert stimmt mit dem berechneten Spannungswert nach einer Konstantzeit überein.
Vorstehend sind das Prinzip und die Operation der Spannungssteuerung in der dritten Ausführungsform erläutert worden. In einigen Fällen können der Magnet, die elektromagnetische Spule, das Joch usw. infolge der Einschränkungen im Raum oder bei den Kosten nicht auf dem tatsächlichen Bandspannungsstellelement 205 angeordnet werden.
Gemäß dem Spannungssteuersystem in dieser Ausführungsform ist es selbst in dem Fall, in welchem die Spannungsrolle nicht durch eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung gesteuert werden kann, wie vorstehend beschrieben, möglich, eine Spannung in einem breiteren Frequenzband als ein herkömmliches Spannungssteuersystem durch Steuern nur des Abwickelspulenmotors zu steuern.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 45 gezeigt. Fig. 45 ergibt sich durch Ersetzen der Eingangsspannung des Bandspannungsstellelements 205 durch gleichbleibend Null und der Eingangsspannung der Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung 230 durch gleichbleibend Null in Fig. 44.
Die Operation des in Fig. 45 gezeigten Spannungssteuersystems ist gleich der Operation des in Fig. 44 gezeigten Spannungssteuersystems, mit der Ausnahme, daß in den Formeln 20 bis 24 angenommen wird, daß b = 0 und b' = 0 sind. In diesem Fall ist a' in dem Signalpfad in der Spannungsstörung-Berechnungsvorrichtung 230 die berechnete Spannungsstörung. Daher wird dann, nachdem a' mit der Bezugsspannung verglichen ist, diese zu dem Abwickelmotor 233 mit einer Verstärkung von f&sub4; rückgekoppelt, wodurch es möglich wird, eine Änderung der Spannung des Magnetbandlaufsystems in einem breiteren Frequenzband als bei einem herkömmlichen Spannungsmechanismus zu unterdrücken.
Wenn die Spannung nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren der Berechnung der Spannungsstörung gesteuert ist, wird die berechnete Spannung bis zu einer viel höheren Frequenz exakt erfaßt, als die durch die Verschiebungsmenge des Spannungssteuerarms ersetzte, wie in einem herkömmlichen Spannungssteuermechanismus, wodurch eine Spannungssteuerung in einem sehr breiten Frequenzband realisiert wird.
Die Leerlaufeigenschaft, wie jene in Fig. 25 gezeigte, kann ebenfalls in dem in dem in Fig. 44 gezeigten Spannungssteuersystem gewonnen werden. D. h., wenn der Verstärkungsfaktor der Schleife des Bandspannungssteuersystems in einem Hochfrequenzbereich höher als jener der Schleife des Abwickelspulenmotors eingestellt wird, z. B. 20 dB/Grad, um die Phasenverschiebung in dem gesteuerten Band auf nicht mehr als 90º zu unterdrücken und um die Stabilität als Ganzes zu sichern, ist es möglich, den Verstärkungsfaktor der Abwickelspulenmotorschleife in einem Niederfrequenzbereich zu gewährleisten.
Da Schleifen in einer solchen Spannungssteuerung in einer komplizierten Weise verschlungen sind, im Unterschied zu einer einfachen Rückkopplungsschleife mit einem Eingang und einem Ausgang, ist eine große Operationsmenge erforderlich. Obgleich die Integrationsvorrichtung, der Verstärker, die Additionsvorrichtung, die Subtraktionsvorrichtung oder dergleichen natürlich durch eine Analogschaltung unter Verwendung eines Operationsverstärkers oder dergleichen ausgebildet werden können, welcher wenig Offset und Abweichungen erzeugt, da ein solcher Verstärker teuer ist und die Schaltung einen großen Umfang annimmt, ist es wünschenswert, eine digitale Betriebsweise durch einen Mikrocomputer oder dergleichen vorzusehen. Den Aufbau der Hardware in dem in Fig. 44 gezeigten Steuersystem, welches durch einen Mikrocomputer ausgebildet wird, ist derart wie jenes, das in Fig. 36 für die erste Ausführungsform gezeigt ist. Es ist möglich, das Steuersystem mit wenig Hardwareaufwand zu realisieren, wie in Fig. 36 gezeigt ist.
Da das Bandspannungsstellelement 205, wie vorstehend gemäß dieser Ausführungsform beschrieben, eine Spannungsänderung in dem Hochfrequenzband unterdrückt und der Abwickelspulenmotor 233 eine Spannungsänderung in dem Niederfrequenzband unterdrückt, wird die Genauigkeit der Spannungssteuerung erhöht, und ein Spannungssteuersystem, das in der Lage ist, die Spannungssteuerung mit hoher Genauigkeit in einem breiten Frequenzband und bei einem weiten dynamischen Bereich auszuführen, wird realisiert.
Außerdem weist das Stellelement in dieser Ausführungsform ein Leistungsvermögen gleich dem Leistungsvermögen eines keramischen Stellelements, eines piezoelektrischen Elements oder dergleichen, eines Rotationsmotors, eines Ultraschallmotors oder dergleichen auf.
Wie vorstehend gemäß dieser Ausführungsform beschrieben, wird die Spannung, welche die Spannungsrolle von dem Magnetbandlaufsystem aufnimmt, durch das Spannungssteuersystem berechnet, und ein Ansteuersignal auf der Grundlage des Ausgangssignals des Positionssensors wird entweder zu dem Bandspannungsstellelement oder dem Aufwickelspulenmotor oder zu beiden rückgekoppelt, so daß die berechnete Spannung mit der Bezugsspannung übereinstimmt. Folglich ist es möglich, den spannungsgesteuerten Bereich zu vergrößern, die Unterdrückungsmenge der Spannungsänderung zu vergrößern und die Steuergenauigkeit zu erhöhen. Somit ist die vorliegende Erfindung besonders wirkungsvoll für die Spannungssteuerung eines Digital-VTR oder eines Hochauflösungs-VTR, dessen Magnetkopf eine hohe Aufzeichnungsdichte aufweisen muß und von welchem verlangt wird, den Raum zwischen dem Magnetkopf und dem Magnetband auf einen gleichbleibenden Wert zu steuern.

Aufbau des Bandstellelements

Der genaue Aufbau des Bandzugstellelements und des Bandspannungsstellelements, welche in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, ist nachstehend beschrieben.
Fig. 46 bis 50 zeigen den genauen Aufbau eines Bandstellelements, das einen Positionssensor aufweist. Eine Jochhaltevorrichtung 251 ist an einem VTR-Grundkörper 250 fest angeordnet, und ein Joch 252 ist einstückig an der Haltevorrichtung 251 fest angeordnet. Eine Tragwelle 253 ist in die Jochhaltevorrichtung 251 eingesetzt, und ein Rollenarm 257 wird durch eine Tragwelle 253 durch ein oberes Lager 255 und ein unteres Lager 256 drehbar getragen. Eine Bandlaufrolle 258 wird an dem freien Ende des Rollenarms 257 drehbar getragen, so daß dann, wenn ein Magnetband (nicht gezeigt) mit der Rolle 258 in Kontakt gelangt, eine vorbestimmte Streckung/Entspannung oder ein gewünschter Spannungswert dem Magnetband auferlegt wird, wie vorstehend beschrieben ist. Die Rollenwelle 259 der Bandlaufrolle 258 ist durch eine Schraube 260 an dem Arm 257 fest angeordnet, und das Justieren der Rolle 258 in der Höhenrichtung wird durch eine Schraube 259a, die auf der Welle 259 vorgesehen ist.
Eine Antriebsspule 262 ist an einer Spulenhaltevorrichtung 261, welche an dem anderen Ende des Arms 257 angeordnet ist, fest angeordnet. Die Antriebsspule 262 kann die Rolle 258 im Zusammenwirken mit einem Permanentmagnet 263, welcher an der Jochhaltevorrichtung 251 fest angeordnet ist, wie vorstehen beschrieben ist, in einem gegebenen Winkel um die Welle 259 verschieben.
Um die Position der Verschiebung des Arms 257 zu erfassen, ist eine Lichtabstrahlvorrichtung 264, wie z. B. eine Laserdiode, an dem Arm 257 angeordnet, und das Licht, welches durch eine Schlitzplatte 265 hindurchgetreten ist, wird in die Richtung abgestrahlt, die durch den Pfeil in Fig. 46 gekennzeichnet ist.
Das abgestrahlte Licht 266 wird durch eine eindimensionale Photoerfassungsvorrichtung 267 aufgenommen, welche an dem Joch 252 fest angeordnet ist, wodurch die Position der Verschiebung des Arms 257 elektrisch erfaßt wird.
Wie aus Fig. 48 deutlich wird, weist der Permanentmagnet 263 eine Ausbildung als ein Sektor auf und ist in zwei Teile geteilt, welche jeweils einen anderen Pol in der Richtung der Drehung der Spule 262 aufweisen.
Fig. 49 zeigt die Lichtabstrahlvorrichtung 264 und die Schlitzplatte 265. Die Laserstrahlen, die von einem Lichtabstrahlelement 268, wie z. B. eine Laserdiode, abgestrahlt sind, werden durch eine Kollimatorlinse 269 in parallele Strahlen umgewandelt. Die parallelen Strahlen werden durch den Schlitz 265a der Schlitzplatte 265 als Schlitzlicht 266 mit einem Rechteckabschnitt abgestrahlt.
Fig. 50 zeigt das Schlitzlicht 266, das auf die lichtaufnehmende Oberfläche 267a der eindimensionalen Photoerfassungsvorrichtung 267 abgestrahlt wird. Wie aus Fig. 50 klar wird, ist es möglich, die Position der Rolle 258 durch das Schlitzlicht 266 zu erfassen, welches sich rechtsgerichtet oder linksgerichtet bewegt.
Als die Lichtabstrahlvorrichtung kann eine LED anstelle der Laserdiode verwendet werden.
Fig. 51 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Stellelements, welches dem in Fig. 46 gezeigten ähnelt. Dieselben Bezugszeichen sind in Fig. 51 für Elemente vorgesehen, welche gleich den in Fig. 46 gezeigten sind, und deren Erläuterung wird ausgelassen.
In dem in Fig. 51 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein magnetisches Element und kein optisches Element als der Positionssensor verwendet.
Ein Hall-Element 270 ist an dem distalen Ende 257a des Arms 257 fest angeordnet, und ein Magnet 271 ist auf der Jochhaltevorrichtung 251 in der Position in Gegenüberlage des Hall- Elements 270 fest angeordnet. Die Relativlage zwischen dem Hall-Element 270 und dem Magnet 271 wird bei der Drehung des Arms 257 verändert, wodurch die Position der Rolle 258 elektrisch erfaßt wird.
Fig. 52 zeigt ein noch anderes Ausführungsbeispiel eines Stellelements. In diesem Stellelement besteht der Positionssensor aus einem reflektierenden Spiegel 272, der an der Drehwelle des Arms 257 fest angeordnet ist. Die Laserstrahlen, die von einer Lichtabstrahlvorrichtung 273 abgestrahlt sind, werden durch den Spiegel 272 reflektiert und durch eine Photoerfassungsvorrichtung 274 aufgenommen, wodurch der Drehwinkel des Arms 257 elektrisch erfaßt wird.
Fig. 53 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Permanentmagneten 263, der in Fig. 48 gezeigt ist. Wie aus Fig. 53 deutlich wird, ist der Permanentmagnet 263 aus zwei verbundenen trapezförmigen Magneten zusammengesetzt.
Fig. 54 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des in Fig. 52 gezeigten Stellelements. Eine Lichtabschirmplatte 275 ist zwischen der Schlitzplatte 265 und der Photoerfassungsvorrichtung 267 angeordnet, um das Eindringen von Außenlicht zu verhindern.
Fig. 55 und Fig. 56 zeigen Ausführungsbeispiele des Positionssensors, bestehend aus einer Kombination eines Hall- Elements 276 und eines Magnets 277. In Fig. 55 ist das Hall- Element 276 an dem Arm 257 fest angeordnet. In Fig. 56 ist das Hall-Element 276 an dem vorstehenden Abschnitt 257b an dem distalen Ende des Arms 257 angeordnet.

Aufbau des VTR mit den darin angeordneten Bandstellelementen

Wie vorstehend erfindungsgemäß beschrieben, sind die Bandstellelemente mindestens auf einer Seite der Zugangsseite und der Abgangsseite der Drehtrommel angeordnet, um die DTF- Steuerung, die rauschfreie Hochgeschwindigkeitswiedergabe oder die Bandspannungssteuerung zu ermöglichen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in welchen die vorstehend beschriebenen Bandstellelemente in einem Digital- VTR oder dergleichen angeordnet sind, werden nachstehend beschrieben.
Fig. 57 zeigt schematisch den Aufbau eines Digital-VTR, in welchem ein Bandspannungsstellelement und ein Bandzugstellelement jeweils auf der Zugangsseite und auf der Abgangsseite einer Drehtrommel angeordnet sind.
Eine Bandkassette 301 ist auf dem Grundkörper 300 eines VTR- Laufwerks angeordnet, und das Band 302 wird auf eine Drehtrommel 304 geladen, welche die Magnetköpfe 303a und 303b aufnimmt.
Um eine Abwickelspule 305 und eine Aufwickelspule 306 der Kassette 301 anzutreiben, sind ein Abwickelspulenmotor 307 und ein Aufwickelspulenmotor 308 in dem Kassettenlaufwerk angeordnet.
Fig. 57 zeigt den Zustand, in welchem das Band geladen ist. Das Band 302, das von der Abwickelspule 305 zugeführt ist, wird durch Führungen 309, 310, eine weiter nachstehend beschriebene, fest angeordnete Bandlaufrolle 311, eine Spannungsrolle 312, eine fest angeordnete Bandlaufrolle 313 und einen geneigten Stift 314 auf die Drehtrommel 304 geleitet.
Auf der Abgangsseite der Drehtrommel 304 wird das Band 302 durch einen geneigten Stift 315, eine fest angeordnete Bandlaufrolle 316, eine Bandzugrolle 317 und eine fest angeordnete Bandlaufrolle 318 zu einer Bandantriebswelle 319 geleitet. Eine Andruckrolle 320 wird gegen die Bandantriebswelle 319 angedrückt, und das Band 302 wird ferner durch Führungen 321 und 322 auf die Aufwickelspule 306 geleitet.
Ein Bandspannungsstellelement wird durch das Bezugszeichen 323 bezeichnet, und eine Spannungsrolle 312 wird an dem Ende eines Spannungsarms 325 getragen, welcher durch eine Tragwelle 324 des Bandspannungsstellelements 323 verschwenkbar getragen wird, wie vorstehend beschrieben ist. Ein Signal von einem Positionssensor 326, welcher in dem Bandspannungsstellelement 323 angeordnet ist, wird der Spannungssteuervorrichtung zugeführt, wie vorstehend beschrieben, und ein Steuersignal wird von der Spulenmotorsteuervorrichtung 327 dem Abwickelspulenmotor 307 zugeführt.
Ein Bandzugstellelement 328 weist einen Schwenkarm 330 auf, der durch eine Tragwelle 329 getragen wird, und die Bandlaufrolle 317 ist an dem Ende des Arms 330 fest angeordnet. Ein Signal, das von einer Positionserfassungsvorrichtung 331 gewonnen wird, welche in dem Bandzugstellelement 328 angeordnet ist, wird einer Stellelement-Steuervorrichtung und einer Bandantrieb-Steuervorrichtung zugeführt. Dieses Signal wird auch einer Spulenmotor-Steuervorrichtung 332 zugeführt und steuert den Aufwickelspulenmotor 308.
Fig. 57 zeigt den Digital-VTR in dem Zustand der Aufzeichnung/Wiedergabe bei Normalgeschwindigkeit, und Fig. 64 und Fig. 65 zeigen den Digital-VTR in dem Zustand der Qualitätswiedergabe, in welchen die Stellelemente unterschiedlich betrieben werden. Die Operationen des Digital-VTR in den jeweiligen Zuständen werden nachfolgend erläutert.
Zum Zeitpunkt der Aufzeichnung/Wiedergabe bei Normalgeschwindigkeit wird ein Bandlaufpfad ähnlich einem herkömmlichen ausgebildet, wie in Fig. 57 gezeigt ist, und das Magnetband 302 durch die Bandantriebswelle 319 wird mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit von der Abwickelspule 305 zu der Aufwickelspule 306 zugeführt.
Die bewegbare Bandlaufrolle 317 des Bandspannungsstellelements 328 auf der Aufwickelseite ist mechanisch oder elektrisch in einer vorbestimmten Position fixiert. Andererseits wird die Spannungsrolle 312 des Bandspannungsstellelement 323 mit einer gleichbleibenden Kraft gegen das Magnetband 302 angedrückt. Gleichzeitig wird der Abwickelspulenmotor 307 so gesteuert, daß die Spannung des Magnetbands 302 einen gewünschten Wert annimmt. Demzufolge wird das Gleichgewicht der Spannungsrolle 312 in der Position erhalten, in welcher die Spannung des Magnetbands 302 einen gewünschten Wert annimmt. Diese Position wird durch eine Positionserfassungsvorrichtung 326 als die Bezugsposition der Spannungsrolle 312 erfaßt.
Durch Abstrahlen des rechteckförmigen oder ellipsenförmigen Lichts von dem Lichtabstrahlabschnitt in dem in Fig. 49 gezeigten Verfahren ist es möglich, die Erfassungsempfindlichkeit zu erhöhen und die Relativlagebeziehung zwischen dem Strahl 266 und der Photoerfassungsvorrichtung 267 in der Richtung rechtwinklig zu der Drehrichtung der Spannungsrolle 312 zu entspannen. Wenn der Durchmesser des Magnetbands 302, das auf der Abwickelspule 305 aufgewickelt ist, sich mit dem Lauf des Magnetbands 302 verändert, ändert sich die Spannung, und mit dieser Änderung weicht die Position der Spannungsrolle 312 von der Bezugsposition ab. Die Positionserfassungsvorrichtung 326 erfaßt die Bewegungsmenge der Spannungsrolle 312 und steuert so den Abwickelspulenmotor 307, um die Spannungsrolle 312 in die Bezugsposition zurückzuführen.
Wird die Spannung durch eine Störung verändert, geht das Gleichgewicht der Kräfte verloren und die Spannungsrolle 312 bewegt sich aus der Bezugsposition. Diese Bewegungsmenge wird ebenfalls durch die Positionserfassungsvorrichtung 326 erfaßt, und der Abwickelspulenmotor 307 wird so gesteuert, daß die Spannungsrolle 312 in die Bezugsposition zurückgeführt wird.
Zum Zeitpunkt des schnellen Vorlaufs, bei dem das Magnetband 302 mit hoher Geschwindigkeit von der Abwickelspule 305 zu der Aufwickelspule 306 zugeführt wird, erfolgt die Steuerung der Spannung in derselben Weise. Zu diesem Zeitpunkt kann der Spannungswert auf einen unterschiedlichen Wert gegenüber der Normalgeschwindigkeit bei Aufzeichnung/Wiedergabe eingestellt werden.
Zum Zeitpunkt des Rückspulens, bei dem das Magnetband 302 mit einer hohen Geschwindigkeit von der Aufwickelspule 306 zu der Abwickelspule 305 zugeführt wird, erfolgt die Steuerung der Spannung auf umgekehrte Weise. D. h., die Spannungsrolle 312 ist in einer vorbestimmten Position fest angeordnet, und gemäß der Abweichungsmenge der bewegbaren Bandlaufrolle 317 von der vorbestimmten Position, die durch die Positionserfassungsvorrichtung 331 erfaßt wird, erfolgt die Steuerung des Aufwickelspulenmotors 308 derart, um die Spannung gleichbleibend zu erhalten.
Der Fall, in welchem die Qualitätswiedergabe bei einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, die sich von der Geschwindigkeit unterscheidet, bei welcher die Signale aufgezeichnet sind, wird nachstehend beschrieben.
Bei der Qualitätswiedergabe werden ein Verfahren der Nachführung der Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband 302 durch Bewegen des Magnetkopfs 303 selbst in der Richtung der Breite der Spur und ein Verfahren der Nachführung der Aufzeichnungsspur durch Bewegen sowohl des Magnetkopfs 303 selbst und der bewegbaren Rollen 312, 317 übernommen, und diese zwei Verfahren werden abhängig von der Bandzuführgeschwindigkeit einander umgeschaltet.
In dem Fall der Bewegung nur des Magnetkopfs 303 wird die Spannung in derselben Weise wie zum Zeitpunkt des schnellen Vorlaufs gesteuert, wenn das Magnetband 302 von der Abwickelspule 305 zu der Aufwickelspule 306 zugeführt wird, während die Spannung in derselben Weise wie zu dem Zeitpunkt des Zurückspulens gesteuert wird, wenn das Magnetband 302 von der rückzuspulenden Aufwickelspule 306 zu der Abwickelspule 305 zugeführt wird.
In dem Fall der Bewegung sowohl des Magnetkopfs 303 als auch der bewegbaren Rollen 312, 317, wie in Fig. 58 und Fig. 59 gezeigt, werden die Spannungsrolle 312 und die bewegbare Bandlaufrolle 317 in den Umkehrphasen miteinander verkoppelt dieselbe Wegstrecke bewegt.
Der Aufbau eines VTR-Laufwerks, in dem erfindungsgemäß Bandstellelemente angeordnet sind, wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich.

Claims

1. Gerät zur magnetischen Wiedergabe, welches in der Lage ist, die Spannung eines Magnetbands (50, 201, 302) zu regeln, wobei das Gerät aufweist:

- eine Bandzuführeinrichtung (55, 233, 307) zum Zuführen des Magnetbands (50, 201, 302) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu einer Drehtrommel (51, 204, 304), in der ein Magnetkopf (52, 303) angeordnet ist, und

- ein Bandspannungsstellelement (62, 205, 323), welches auf ein Bandspannungs-Eingangsspannungssignal anspricht, das auf der Auflaufseite der Drehtrommel (51, 204) angeordnet ist und eine bewegbare Spannrolle (69, 207, 312) zum Aufbringen einer regelbaren Bandspannung auf das Magnetband (50, 201, 302) durch den Kontakt des Magnetbands (50, 201, 302) mit der Spannrolle aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß es ferner aufweist:

- eine Spannrollenposition-Erfassungseinrichtung (72, 140, 141, 214, 326) zum Erfassen der Position der Spannrolle (69, 207, 312) und

- eine Bandspannungsregelschaltung (92, 83, 170, 230) zum Aufnehmen eines Bandspannungs-Eingangsspannungssignals und eines Ausgangssignals der Spannrollenposition-Erfassungseinrichtung (72, 140, 141, 214, 326), um die Bandspannung, welche die Spannrolle (69, 207, 312) von dem Magnetband (50, 201, 302) aufnimmt, auf der Grundlage einer Eingangsspannung/verschiebung-Übertragungskennlinie, welche die Beziehung zwischen den Bandspannungssignalen und der Verschiebung der Spannrolle (69, 207, 312) zeigt, elektrisch zu berechnen und dadurch ein neues Bandspannungssignal zur Regelung der berechneten Bandspannung als eine Sollbandspan nung an das Bandspannungsstellelement (62, 205, 323) auszugeben.

2. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 1, das ferner aufweist:

- eine Bandzugeinrichtung mit einem Paar von fest angeordneten Bandzugrollen (67, 68) auf der Ablaufseite der Drehtrommel (51) zum Einführen des von der Drehtrommel (51) gezogenen Magnetbands (50) in eine vorbestimmte Position und einem Aufwickelspulenmotor (56) zum Aufwickeln des Magnetbands (50), das von den fest angeordneten Bandzugrollen (67, 68) auf der Ablaufseite mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt wird, wobei

die Bandzuführeinrichtung einen Abwickelspulenmotor (55) zum Zuführen des Magnetbands (50) aus einer Kassette mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit aufweist und ein Paar von fest angeordneten Spannrollen (73, 74) auf der Auflaufseite der Drehtrommel (51) zum Einführen des Magnetbands (50), das durch den Abwickelspulenmotor (55) in eine vorbestimmte Position auf der Auflaufseite der Drehtrommel (51) zugeführt ist.

3. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 1 oder 2, welches die Wiedergabe sowohl in einem Normalgeschwindigkeits-Wiedergabemodus als auch in einem Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus gestattet, das ferner aufweist:

- ein Kopfstellelement (76), das an der Drehtrommel (51) angeordnet ist, um den Magnetkopf (52) in der Richtung der Breite einer Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband (50) zu bewegen, und

- ein Bandzugstellelement (61), das auf der Ablaufseite der Drehtrommel (51) angeordnet ist, mit einer bewegbaren Bandzugrolle (63), welche sich mit dem Drehtrommel (51) zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus periodisch pendelnd synchron bewegt, um das Magnetband (50) zu ziehen, wobei

sich die bewegbare Spannrolle in bezug auf die bewegbare Bandzugrolle (69) ausgleichend pendelnd bewegt.

4. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 3, wobei sich das Bandspannungsstellelement (62) zum Zeitpunkt des Hochgeschwindigkeits-Wiedergabemodus pendelnd mit 1/m, wobei m eine Ganzzahl ist, der Drehzahl je Zeiteinheit der Drehtrommel (51) synchron bewegt.

5. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Bandspannungsstellelement (62) und das Bandzugstellelement (61) gemäß einem Dreiecksignal, welches synchron mit 1/m der Drehzahl je Zeiteinheit der Drehtrommel (51) ist, ausgleichend angetrieben werden.

6. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner aufweist:

- ein Kopfstellelement (76), das auf der Drehtrommel (51) angeordnet ist, um den Magnetkopf (52) in der Richtung der Breite einer Aufzeichnungsspur auf dem Magnetband (50) zu bewegen,

- ein Bandzugstellelement (61), das auf der Ablaufseite der Drehtrommel (51) angeordnet ist und eine bewegbare Bandzugrolle (63) zum Aufbringen einer regelbaren Bandspannung auf das Magnetband (50) durch Kontakt mit dem Magnetband (50) aufweist,

- eine Bandzugrollenposition-Erfassungseinrichtung (66) zum Erfassen der Verschiebung der bewegbaren Bandzugrolle (63),

- eine DTF-Regeleinrichtung (85-89 usw.) zum Aufnehmen eines Sollspurpositionssignals und einer Ausgabe der Bandzugrollenposition-Erfassungseinrichtung (66) und zum Ausgeben eines Nachführregelungssignals an das Bandzugstellelement (61),

- eine erste Positionssteuerschaltung zum elektrischen Festlegen der Position der bewegbaren Bandzugrolle (63) und

- eine zweite Positionssteuerschaltung (130) zum elektrischen Festlegen der Position der bewegbaren Spannrolle (69).

7. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 6, wenn abhängig vom Anspruch 2, das ferner eine Hochgeschwin digkeits-Wiedergabesteuereinrichtung (80) zum Aufnehmen eines Drehtrommel-PG-Signals und eines FG-Signals aufweist, erzeugt von der Bandzugeinrichtung, und zum Zuführen eines Hochgeschwindigkeits-Wiedergabeansteuersignals zu dem Bandzugstellelement (61), wobei

das Bandspannungsregelsignal und das Hochgeschwindigkeits-Wiedergabesignal jeweils dem Bandspannungsstellelement (62) und dem Bandzugstellelement (61) ausgleichend zugeführt werden, wodurch sich die bewegbare Spannrolle (69) und die bewegbare Bandzugrolle (63) pendelnd bewegen, und

die Bandlaufgeschwindigkeit bei Anwendung während des Hochgeschwindigkeitslaufs des Magnetbands (50) aussetzend verringert wird, um Signale wiederzugeben, wenn die Bandlaufgeschwindigkeit verringert ist.

8. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß einem der Ansprüche 1-7, das ferner aufweist:

- eine Nachführfehler-Erfassungseinrichtung (75) zum Erzeugen eines Nachführfehlersignals, das einen Nachführfehler des Magnetkopfs (52) anzeigt, und

- eine Nachführsteuerschaltung (86, 88) zum Zuführen eines vorbestimmten Fehlerkorrektursignals zu dem Kopfstellelement (76) und dem Bandspannungsstellelement (62) auf der Grundlage des Nachführfehlersignals.

9. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß Anspruch 8, wobei die Hochfrequenzkomponente des Nachführfehlersignals durch das Kopfstellelement (76) und die Niederfrequenzkomponente des Nachführfehlersignals durch das Bandspannungsstellelement (62) korrigiert werden.

10. Gerät zur magnetischen Wiedergabe gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei jedes der Elemente Bandspannungsstellelement und Bandzugstellelement aufweist:

- eine Jochhalteeinrichtung (251), die auf einem VTR- Laufwerk-Grundkörper (250) fest angeordnet ist,

- einen Permanentmagnet (263), der auf der Jochhalteeinrichtung (251) fest angeordnet ist,

- eine Tragachse (253), die in dem Laufwerk-Grundkörper (250) oder in der Jochhalteeinrichtung (251) fest angeordnet ist,

- einen Arm (257), welcher durch die Tragachse (253) drehbar getragen wird und an dessen Ende die bewegbare Spann- oder Bandzugrolle (258) trägt, welche mit dem Magnetband in Kontakt gelangt,

- eine Erregerspule (262), welche an dem Arm (257) in einer solchen Weise fest angeordnet ist, um in dem Zustand der Gegenüberlage des Permanentmagneten (263) verschwenkbar zu sein, und

- ein Joch (252), das in engem Kontakt mit der Jochhalteeinrichtung (251) und in der Nähe der Erregerspule (262) angeordnet ist.